pci总线的数控光隔io板设计
本设计属于开放式数控系统的研究内容之一，针对目前ISA总线速度满足不了数控系统的状况，本设计采用PCI总线来代替ISA总线，通过16路输入输出电路，使原先的控制卡能够成功适应现在的输入输出环境。并且加入了光电耦合器来防止共地干扰，可以说已经能够与现今的大部分数控装置相适应。关键词 PCI总线，光电隔离，I/O板
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 引言 1
1.1 PCI的选择与使用 1
1.2 本课题的研究意义与前景 1
2 总体方案 2
2.1 PCI的选择理由 2
2.2 总体方案设计 3
3 PCI总线接口电路设计 4
3.1 PCI接口电路 4
3.2 PCI总线定义 4
3.3 PCI接口电路设计 7
4 抗干扰措施 10
4.1 抗干扰的意义 10
4.2 光电耦合器TLP5214 11
5 输入电路与输出电路 12
5.1 输入电路 12
5.2 输出电路 17
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
1.1 本课题的研究意义与前景
现在的数控系统无论是在功能上还是结构上，还是在操作和控制上都在飞速发展，极大的改变了以板或总线为模板结构的数控设备在插槽适配器模块中对应的CPU，这已成为CNC系统硬件的主要形式。在显示操作方面，CRT显示视觉现象，增加图形输入软件，人机绘图功能，不仅可以显示字符，还可以并行显示图形和部件程序。从单一的颜色和明确的对话框和提示问题有助于使键盘操作，操作非常简单和方便，驱动模式也提供了软按键功能，下拉菜单。同时PLC或PMC已成为数控系统的重要组成部分，机床采用的是逻辑控制，这使得轴的控制能力大大提高，从标准延伸到2～3轴的控制可以控制多达20根轴。
如今电子技术和计算机技术的发展直接影响着数控系统发展趋势，现代制造自动化技术的 进步，又对数控系统提出了更高的要求，使数控系统朝着高水平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
、高性能、高技术方向发展。工业PC的运算速度越来越快，原有的ISA总线速度已经跟不上，所以PCI总线设计已经迫在眉睫。
面对PC数控化的潮流，准确把握其发展趋势，对促进我国数控技术的跨越式发展，提高我国数控产品在国际市场上的竞争力具有重要意义。研究近几年有关PC数控系统的发展，我们可以发现数控系统正朝着以下几个方向发展：1、与IT合作，继续走开放道路。2、对STEPNC数控系统的发展方向。3、向超高速方向发展。4、向超精准方向发展。5、向智能化方向发展。6、向网络方向发展。7、进一步实现无纸化数控加工。8、加快零传动数控驱动技术的发展。9、研究开发新的主机结构和可重构数控机床。10、实现数控设备的超合成。11从切割技术到非切削技术的跨越。
综上所述，PC系统不仅可以实现高速高精度插补，而且可以实现几十轴联动控制。PC数控系统具有网络通信功能，这些新技术使PC数控系统具有独有的软件开放体系结构，而这也将会使PC数控机床的功能和性能完全超越传统数控系统。所以，PC数控已成为数控领域不可阻挡的发展趋势。
1.2 国内外的研究现状
计算机控制系统是从上个世纪70年代开始慢慢发展起来的一种新型控制系统。相比较其他控制系统，该系统更加完善。目前，世界上许多国家都在对计算机控制系统的发展报以很大期望，并且投入也越来越多。
数控技术在中国开始于 20 世纪 50 年代，由于起步较晚，落后于许多发达国家。但国家自从工业化开始后，在数控方面也投入了大量精力。在这个阶段，中国国内数控设备行业得到了充分的发展，数控机床的产品类型、 质量等也得到了应有的发展，某些关键的技术领域也有了突破。经过半个多世纪的研究和开发，我国设计的数控产品也越来越好，由数控系统做出来的产品也与过去相比有了大大改善，并且逐渐被国际社会接受。然而，由于数控技术发展的限制，高一些的技术要求，我们的机器尚且做不出来上，因此我们的数控系统也存在着许多空白。因此，我们应努力创新，由中国制造到中国创造，发展我们自己的东西。
2 总体方案
2.1 PCI的选择理由
PCI是外设组件互连（外设组件互连标准）的缩写，到目前为止，它在PC接口中的应用十分广泛，大部分产品都与主板上的插槽有关。并且现在更多的PCI插槽上都装有这种槽型类主板，大部分用户都开始选择这种槽板。ATX 主板上最小结构的 5?6PCI 插槽，以及略小的 MATX 主板与 1?3 一个 PCI 插槽的广泛性使用，便可以看出这种槽板使用的包容性。工作条件一般都是使PCI总线频率运行在33MHz下，这样带宽可以达到133MB / s，基本满足处理器的发展需要。然而，随着1993高性能处理器的出现，微软又提出了64bit PCI总线，PCI总线的频率提高到66mhz甚至更高。所以从现在开始，最广泛使用的是32位33MHz的PCI总线，而64bit的PCI则更多是应用于服务器产品。
光电隔离器，简称光耦，光电耦合器。光电耦合器是一种光学，机械，电气转换器，是使用光作为中介来传输电信号的一种中介装置。它包括两个部分，一个光源和一个光接收器。光源和光接收器在同一密封壳体组件中并且彼此之间有一个隔离透明绝缘体。引脚为发光源的输入端，另一引脚则为光接收器件的输出端。其工作原理是︰输入端输入电气信号，发光二极管发光，光的强度取决于励磁电流的大小，当光照射在光接收装置上时，由于光电效应会产生光电流，光电流在光纤传输时，输出的电信号转换成电能。
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 引言 1
1.1 PCI的选择与使用 1
1.2 本课题的研究意义与前景 1
2 总体方案 2
2.1 PCI的选择理由 2
2.2 总体方案设计 3
3 PCI总线接口电路设计 4
3.1 PCI接口电路 4
3.2 PCI总线定义 4
3.3 PCI接口电路设计 7
4 抗干扰措施 10
4.1 抗干扰的意义 10
4.2 光电耦合器TLP5214 11
5 输入电路与输出电路 12
5.1 输入电路 12
5.2 输出电路 17
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
1.1 本课题的研究意义与前景
现在的数控系统无论是在功能上还是结构上，还是在操作和控制上都在飞速发展，极大的改变了以板或总线为模板结构的数控设备在插槽适配器模块中对应的CPU，这已成为CNC系统硬件的主要形式。在显示操作方面，CRT显示视觉现象，增加图形输入软件，人机绘图功能，不仅可以显示字符，还可以并行显示图形和部件程序。从单一的颜色和明确的对话框和提示问题有助于使键盘操作，操作非常简单和方便，驱动模式也提供了软按键功能，下拉菜单。同时PLC或PMC已成为数控系统的重要组成部分，机床采用的是逻辑控制，这使得轴的控制能力大大提高，从标准延伸到2～3轴的控制可以控制多达20根轴。
如今电子技术和计算机技术的发展直接影响着数控系统发展趋势，现代制造自动化技术的 进步，又对数控系统提出了更高的要求，使数控系统朝着高水平 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
、高性能、高技术方向发展。工业PC的运算速度越来越快，原有的ISA总线速度已经跟不上，所以PCI总线设计已经迫在眉睫。
面对PC数控化的潮流，准确把握其发展趋势，对促进我国数控技术的跨越式发展，提高我国数控产品在国际市场上的竞争力具有重要意义。研究近几年有关PC数控系统的发展，我们可以发现数控系统正朝着以下几个方向发展：1、与IT合作，继续走开放道路。2、对STEPNC数控系统的发展方向。3、向超高速方向发展。4、向超精准方向发展。5、向智能化方向发展。6、向网络方向发展。7、进一步实现无纸化数控加工。8、加快零传动数控驱动技术的发展。9、研究开发新的主机结构和可重构数控机床。10、实现数控设备的超合成。11从切割技术到非切削技术的跨越。
综上所述，PC系统不仅可以实现高速高精度插补，而且可以实现几十轴联动控制。PC数控系统具有网络通信功能，这些新技术使PC数控系统具有独有的软件开放体系结构，而这也将会使PC数控机床的功能和性能完全超越传统数控系统。所以，PC数控已成为数控领域不可阻挡的发展趋势。
1.2 国内外的研究现状
计算机控制系统是从上个世纪70年代开始慢慢发展起来的一种新型控制系统。相比较其他控制系统，该系统更加完善。目前，世界上许多国家都在对计算机控制系统的发展报以很大期望，并且投入也越来越多。
数控技术在中国开始于 20 世纪 50 年代，由于起步较晚，落后于许多发达国家。但国家自从工业化开始后，在数控方面也投入了大量精力。在这个阶段，中国国内数控设备行业得到了充分的发展，数控机床的产品类型、 质量等也得到了应有的发展，某些关键的技术领域也有了突破。经过半个多世纪的研究和开发，我国设计的数控产品也越来越好，由数控系统做出来的产品也与过去相比有了大大改善，并且逐渐被国际社会接受。然而，由于数控技术发展的限制，高一些的技术要求，我们的机器尚且做不出来上，因此我们的数控系统也存在着许多空白。因此，我们应努力创新，由中国制造到中国创造，发展我们自己的东西。
2 总体方案
2.1 PCI的选择理由
PCI是外设组件互连（外设组件互连标准）的缩写，到目前为止，它在PC接口中的应用十分广泛，大部分产品都与主板上的插槽有关。并且现在更多的PCI插槽上都装有这种槽型类主板，大部分用户都开始选择这种槽板。ATX 主板上最小结构的 5?6PCI 插槽，以及略小的 MATX 主板与 1?3 一个 PCI 插槽的广泛性使用，便可以看出这种槽板使用的包容性。工作条件一般都是使PCI总线频率运行在33MHz下，这样带宽可以达到133MB / s，基本满足处理器的发展需要。然而，随着1993高性能处理器的出现，微软又提出了64bit PCI总线，PCI总线的频率提高到66mhz甚至更高。所以从现在开始，最广泛使用的是32位33MHz的PCI总线，而64bit的PCI则更多是应用于服务器产品。
光电隔离器，简称光耦，光电耦合器。光电耦合器是一种光学，机械，电气转换器，是使用光作为中介来传输电信号的一种中介装置。它包括两个部分，一个光源和一个光接收器。光源和光接收器在同一密封壳体组件中并且彼此之间有一个隔离透明绝缘体。引脚为发光源的输入端，另一引脚则为光接收器件的输出端。其工作原理是︰输入端输入电气信号，发光二极管发光，光的强度取决于励磁电流的大小，当光照射在光接收装置上时，由于光电效应会产生光电流，光电流在光纤传输时，输出的电信号转换成电能。
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