基于SPCE061A单片机的数控机床控制系统的设计与实现

论文摘要

从数控机床进入到工业领域以来,数控机床控制系统都是人们不断研究和发展的对象。但是,随着时代的发展,科技的日新月异,人们对人机交互方式的要求不断的提高,能用自然语言和机器交流成为人们的最终梦想。所以语音交互方式便被提上日程。从有语音识别系统到现在,用语言和机器交互已经慢慢被应用到很多领域。语音识别系统产品也从实验室走进人们的生活。但是其应用往往集中在小型产品和设备上。本文把语音识别系统和数控机床中的模糊控制理论相结合,研究应用于大型工控设备的控制系统,旨在推动工控行业在语音识别系统方面对人机交互方式的深入研究。本文主要分析了目前国内外数控控制系统采用的主要控制方法,提出了在语音识别的基础上实现数控机床的模糊控制系统的控制方案。阐述了系统的总体构架以及为何选择SPCE061A单片机作为控制系统的核心。概述了数控机床控制系统的组成及其工作原理,对数控机床控制系统的动态性能进行了分析,研究设计了模糊控制器。从硬件方面详细分析了控制系统总体和各个组成部分。从软件方面详细介绍了语音识别和模糊控制的实现,对人机交互的关键部分语音识别系统做了详尽的分析和研究。研究证明,结合语音识别和模糊控制,基于SPCE061A单片机的数控机床控制系统功能强大、系统稳定、安全性高、扩展性好。对语音识别应用于工控行业必将起到推动作用,同时也对人机交互在工控领域的实现方式的提高做了铺垫。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题的提出
• §1-2 数控机床发展与现状
• 1-2-1 国内数控机床的发展与现状
• 1-2-2 国外数控机床的发展现状
• §1-3 语音识别技术的发展
• §1-4 本文的主要工作和内容安排
• 第二章 系统总体设计
• §2-1 总体设计方案
• §2-2 单片机控制系统的选择
• 2-2-1 μ’nSPTM 系列单片机特点
• 2-2-2 SPCE061A 模块结构
• 2-2-3 SPCE061A 芯片性能
• 2-2-4 SPCE061A 指令系统
• 2-2-5 SPCE061A 适用于语音信号处理的主要特点
• §2-3 系统设计任务
• §2-4 方案设计
• 2-4-1 硬件设计
• 2-4-2 软件设计
• 2-4-3 系统各部分测试
• §2-5 本章小结
• 第三章 数控机床控制算法分析
• §3-1 数控机床控制系统基本知识
• 3-1-1 数控机床的构成及控制原理
• 3-1-2 数控机床闭环进给控制系统
• 3-1-3 数控进给控制算法的现状分析
• 3-1-4 数控进给智能控制算法的提出
• §3-2 模糊控制的控制系统
• 3-2-1 模糊控制的数学基础
• 3-2-2 模糊控制的基本原理
• §3-3 模糊控制器的研究与设计
• 3-3-1 模糊控制系统及模糊控制器的基本组成
• 3-3-2 模糊控制器的工作原理
• 3-3-3 模糊控制器的分类
• 3-3-4 模糊控制器的设计
• 3-3-5 实现模糊控制的方法
• 3-3-6 采用单片机实现数控机床模糊控制的方法
• §3-4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• §4-1 系统硬件需要完成的任务
• §4-2 系统硬件设计原则
• §4-3 系统电路设计
• 4-3-1 系统硬件整体结构
• 4-3-2 电源部分
• 4-3-3 语音录入部分电路
• 4-3-4 SPCE061A 单片机
• 4-3-5 键盘部分
• 4-3-6 外扩存储器部分
• 4-3-7 通信接口部分
• 4-3-8 音频输出部分
• §4-4 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• §5-1 系统软件需要完成的任务
• §5-2 软件设计的基本原则
• §5-3 程序设计
• 5-3-1 系统主程序
• 5-3-2 模型库训练和语音识别程序
• 5-3-3 键盘处理程序
• 5-3-4 控制算法程序
• §5-4 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 致谢