基于ARM切绘控制系统的设计与优化

基于ARM切绘控制系统的设计与优化
湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文

摘要

随着智能化、信息化嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统已渗透到日常生活
中的方方面面。自动切绘系统，作为一种智能化的数控加工设备，在工业生产、材料加工及工艺品制造中起到越来越重要的作用。传统的数控切绘设备，或完全依赖于PC机的处理能力，需与PC机联机控制，方能实现准确、高效的切绘工作；或基于单片机的切绘控制系统，功能简单，可利用资源有限，其精度、效率及自动化程度都难以达到要求。  
本课题将嵌入式技术与数控切绘技术进行有效的融合，开发出一种基于嵌入
式系统的自动切绘控制系统。该系统基于AMR7微控制器芯片LPC2138及μC/OS-II实时操作系统平台，具有实时性，开放性，智能化的特点。系统能够独立于PC机完成较为复杂的自动切绘操作，其LCD显示及组合式按键为用户提供了一种良好的交互式操作平台，实现多种自动切绘模式的选择。本系统亦提供了与PC联机控制的通信接口，可利用PC强大的数据处理能力，使控制系统完成更为复杂的切绘控制，或通过通信口完成软件的更新升级。  
论文主要就自动切绘控制系统的硬件设计与软件构架两个部分进行了论述：
硬件部分设计了电源控制电路、液晶接口电路、电磁铁驱动电路及步进电机驱动电路等控制系统主要的外围工作电路。分析了各电路的特点，对设计中的部分经验进行了总结；软件部分以μC/OS-II为核心，采用多任务方式设计，并着重介绍了二维平面的直线与圆弧插补算法，该算法简单、高效、实用，取得了良好的插补效果。在软件部分还探索性地提出了两种排样优化算法，一种是针对固定长宽比例图样，基于分而自治策略的贪婪式搜索算法；另一种是针对任意长宽比例图样，基于边界链表的贪婪式搜索算法。两种算法实现方式相对简单，比较实用，均达到了较满意的优化效果。  
最后，论文提出了控制系统设计存在的不足，以及系统中需要改进与完善的
地方，为以后的研究工作指明方向。  

关键词：嵌入式系统  数控   插补  排样优化  贪婪算法