基于ATmega128的激光三维加工控制系统

论文摘要

传统的基于PC机控制或通过并/串口进行数据传输的激光加工系统，由于受Windows平台自身特点的限制，远远不能满足高速实时加工的需求，并且只适用于小批量的单机加工。针对当前激光加工系统存在的问题，设计了基于ATmega128控制核心的激光三维加工控制系统，该系统采用USB接口实现PC机与激光加工设备的数据传输，能适应高速、大数据量的加工需求，USB使系统能够扩展多台加工机共用一台PC机控制，这既节约了成本，又能大幅度提高工效；系统扩展了64Mb的数据存储器，能够满足大容量数据存储的需要，从而能够实现激光加工机在脱机状态下工作。论文第一章简要介绍了国内外激光加工的现状，以及在实际应用中存在的一些缺陷。并提出了解决问题的初步构想。第二章介绍了激光加工系统的工作原理，提出了系统总体功能实现的方案，给出了设计开发系统所需芯片的选型以及各芯片的具体介绍。论文第三章详细的介绍了激光加工系统的硬件设计。第四章是基于USB总线的激光加工系统的开发。论文第五章详细的介绍了激光加工系统的软件开发。最后一章对全文作了总结，并且提出了未来工作的设想。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 激光加工概述
• 1.2 目前研究现状
• 1.3 课题来源与研究目的
• 第二章 系统总体功能实现
• 2.1 激光三维加工系统工作原理
• 2.2 系统总体功能实现
• 2.3 MCU的选型与性能介绍
• 2.4 外围芯片选型与简介
• 2.5 USB通讯模块方案选择
• 第三章 控制系统硬件电路设计
• 3.1 SPI串行通讯接口原理
• 3.2 AT45DB系列存储器的扩展
• 3.3 双振镜扫描系统模块硬件设计
• 3.3.1 双振镜扫描系统工作原理
• 3.3.2 振镜扫描器控制模块硬件设计
• 3.4 三维运动平台控制模块设计
• 3.4.1 三维运动平台系统概述
• 3.4.2 硬件系统设计
• 3.5 激光器控制模块设计
• 3.6 ATmega128外围硬件电路设计
• 3.6.1 复位电路设计
• 3.6.2 ISP程序下载接口电路
• 3.6.3 外部时钟电路
• 3.7 用户交互模块的硬件设计
• 3.7.1 显示电路模块
• 3.7.2 按键控制模块
• 3.8 系统电源设计
• 第四章 基于USB总线的系统设计
• 4.1 常用计算机接口的比较
• 4.2 USB的特点及优点
• 4.3 USB协议与数据通信原理
• 4.3.1 USB设备实现的功能
• 4.3.2 USB设备的系统结构
• 4.4 基于PDIUSBD12的USB接口电路设计
• 4.4.1 PDIUSBD12引脚与内部功能介绍
• 4.4.2 硬件电路设计
• 4.5 PDIUSBD12 USB接口器件固件编程
• 4.5.1 USB固件程序的总体架构
• 4.5.2 USB固件各模块功能实现与程序设计
• 4.5.3 完整的USB系统的实现
• 第五章 系统软件开发
• 5.1 系统软件总体构架
• 5.2 下位机软件开发
• 5.2.1 基于SPI接口的数据存储器扩展的程序设计
• 5.2.2 双振镜扫描系统几何失真的软件校正
• 5.2.3 三维运动平台的控制
• 5.2.4 激光器的软件控制
• 5.2.5 激光加工控制子程序的设计
• 5.2.6 下位机用户交互模块的程序设计
• 5.3 上位机软件开发
• 5.3.1 图文处理软件的开发
• 5.3.2 通信模块软件的开发
• 5.4 Windows平台下驱动程序开发
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献