基于USB接口气动打标机控制系统的研发

摘要

气动打标机是一种广泛应用于汽车、摩托车、机械、航空等领域中的重要辅助工具，能够对产品的生产、使用等过程进行有效的管理和识别。目前，国外气动打标技术较为成熟，但价格昂贵，国内气动打标系统抗干扰性不强，精度容易丢失，操作不便。因此，研制一种经济适用、运行可靠、操作方便的气动打标机控制系统，既具有一定的理论意义，又具有较大的实用价值。
　　 本文研制了一套基于USB接口的气动打标机控制系统。该系统的控制器在硬件组成上，采用了单片机和FPGA作为步进电机控制器的控制芯片，CP2102作为控制器上的USB接口芯片。在Windows XP操作系统软件开发平台下，利用VisualC++6.0作为开发工具进行编写。
　　 本文主要内容归纳为以下几个方面：
　　 ①分析了气动打标机的现状，指出目前市场上气动打标机产品的发展方向，并提出了解决方案；
　　 ②对各种方案进行筛选，提出以CP2102做为USB接口芯片，单片机、FPGA共同控制的总体设计，利用VisualC++6.0作为软件开发工具；
　　 ③设计单片机、FPGA功能，编制控制程序，设计硬件电路；
　　 ④设计出上位机软件，并对其功能进行演示；
　　 ⑤在硬件、软件、通信三个方面做了抗干扰设计。
　　 整套打标系统经过较长时间的运行调试，表现稳定，现已经试用性投放市场。从客户的反馈信息来看，系统工作稳定，打印速度达到设计指标，能够平稳快速运动，打印精度高，达到市场领先水平，并且得到客户充分的肯定。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1气动打标机的研究意义

1.2气动打标机国内外研究情况

1.3气动打标机的发展方向

1.4本课题的主要工作内容

1.5本章小结

2方案设计与系统工作原理

2.1系统方案选择

2.1.1打标机控制器设计

2.1.2 USB接口芯片选型

2.1.3软件开发工具选择

2.2系统方案确定

2.3系统工作原理分析

2.4系统功能

2.5本章小结

3打标机控制器及硬件设计

3.1控制器总体设计

3.2接口芯片

3.3单片机设计

3.4 FPGA控制器设计

3.5运动控制方法

3.5.1插补运算

3.5.2升降频控制

3.6硬件电路设计

3.6.1通信电路

3.6.2核心控制电路

3.6.3电磁阀驱动电路

3.6.4步进电机驱动电路

3.6.5外部信号管理电路

3.7本章小结

4打标机控制软件设计

4.1软件总体设计

4.1.1软件功能需求分析

4.1.2总体设计

4.2 VC++开发平台

4.2.1 Windows编程模型

4.2.2 VC++应用程序创建过程

4.2.3 VC++集成开发环境介绍

4.3打标机控制软件主程序设计

4.3.1显示编辑

4.3.2记录查询

4.3.3数据通信

4.4打标机控制软件功能演示

4.5多国语言界面

4.6本章小结

5打标机控制系统抗干扰设计

5.1硬件抗干扰设计

5.1.1抑制干扰源

5.1.2切断干扰传播路径

5.1.3提高敏感元件的抗干扰性能

5.2软件抗干扰设计

5.3通信抗干扰设计

5.4本章小结

6工作总结与展望

6.1工作总结

6.2后续工作展望

致谢

参考文献

附录