直接制版机控制系统和USB发排卡的设计与实现

摘要

直接制版机(CTP)是一种数字化的新型印版成像设备，正逐步应用于印刷企业。CTP是嵌入式系统、机械、光学、电子、数字图像等技术应用的综合体，该技术在国外已经比较成熟。在国内由于嵌入式技术应用研究与国外有一定差距，以及其他原因，CTP研发相对缓慢。国产CTP主要问题在于控制系统功能的稳定性差。本课题为苏州一家机电技术公司委托，主要目标是研制一种性能稳定的CTP控制系统。本控制系统由硬件与软件两大部分组成。硬件部分主要由以MC9S12DGl28为主控MCU的核心系统、42个模拟量采集、49路输出口扩展电路、伺服和步进电机的控制电路等组成。软件部分包括MCU方软件与PC方软件两个部分组成。MCU方软件主要采用规范的嵌入式软件设计方法对各功能模块程序设计，包括A／D采集模块、脉冲累加器模块、PWM模块、计数器8254模块等底端模块以及流程程序设计，如上版流程、扫描流程、下版流程、联机过程等。PC方软件实时显示系统当前运行状态，方便了用户维护和使用。在硬件设计中，采用了硬件防干扰设计来保证控制系统中的信号的稳定。在功能模块程序设计中，对A／D采集模块采用了滤波并多次采集取平均值的方法稳定了传感器信号的接收；对鼓定位过程利用了脉冲累加器精确了鼓定位角度；对执行件动作利用了定时器功能保证执行件动作的安全；对上、下版的过程还采用多次定位的方式确保了过程的稳定执行。经过上述几个措施，CTP系统成功解决了控制系统功能的稳定性差的问题，得到了厂家的肯定。本课题还讲述了一套以MC9S12UF32为主控MCU的USB发排卡的设计与初步实现。USB发排卡是用来取代技术相对落后的PCI发排卡，连接CTP系统和PC的设备。PC将版面数据通过USB发排卡发送给直接制版机系统激光打点。本课题初步完成了USB发排卡功能，对后续工作奠定了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

笫一章绪论

1.1 CTP相关概念与术语

1 2直接制版机发展与现状

1.2.1直接制版机的发展

1.2.2我国直接制版机的现状

1.3本文的主要工作和组织结构

1.3.1系统框架

1.3.2本文工作

1.3.3本文结构

第二章相关技术分析

2.1 CTP控制系统的组成

2.2直接制版机工作流程

2.3 USB 2.0基本原理

2.3.1 USB协议概述

2.3.2设备列举过程

2.4锁相环技术分析

2.5 I2C总线协议

2.5.1 I2C总线特点

2.5.2I2C总线工作原理

2.6 TIFF文件格式

2.6.1 TIFF文件头

2.6.2 TIFF文件图像文件目录

2.6.3标记指针

2.7本章小结

第三章CTP控制系统硬件设计

3.1控制系统需求分析

3.2控制系统主要芯片选型

3.2.1主控芯片的选型

3.2.2其它主要功能芯片选型及相关介绍

3.3 MC9S12DG128最小系统设计与测试

3.3.1最小系统设计

3.3.2最小系统测试

3.4输入输出设计

3.4.1输入部分

3.4.2输出部分

3.4.3通讯设计

3.5控制系统功能模块设计

3.5.1伺服电机控制

3.5.2步进电机控制

3.5.3锁相环电路设计

3.5.4脉冲累加器功能设计

3.6硬件系统防干扰设计

3.6.1晶振电路的抗干扰

3.6.2电源电路的抗干扰

3.6.3信号线的抗干扰

3.7硬件设计的难点和体会

3.8本章小结

第四章CTP控制系统软件设计

4.1软件总体设计

4.2 MCU方程序总体设计

4.2.1基本硬件对象模块设计

4.2.2 CTP功能模块和工作流程软件设计

4.3 MCU方程序设计中的难点

4.3.1上、下版过程稳定性问题解决方法

4.3.2横移电机的复位

4.4 PC方程序设计

4.4.1 PC方程序命令字安排

4.4.2 PC方程序界面

4.5软件设计与调试过程中遇到的问题与总结

4.5.1软件设计和调试过程中的问题

4.5.2软件设计和调试的总结

4.6本章小结

第五章USB发排卡设计与初步实现

5.1 USB发排卡功能概述

5.2 LD驱动电路信号组成

5.3发排卡电路硬件设计

5.3.1主控芯片的选型

5.3.2 USB发排卡实现

5.3.3握手信号处理方式

5.4 USB发排卡硬件具体实现

5.4.1 UF32最小系统的设计

5.4.2 USB发排卡反向放大电路的实现

5.5 USB发排卡硬件测试

5.5.1 UF32最小系统部分测试

5.5.2反向放大电路测试

5.6 USB发排卡软件设计与测试

5.6.1底端MCU程序设计

5.6.2高端PC程序设计

5.7设计体会

5.8本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2研究展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文、著作及主要科研项目

致谢