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随着数控技术的发展,开放式数控系统已成为一个重要的发展方向。作为开放式数控系统的重要组成部分,运动控制卡的研究和开发也日渐受到重视。在与企业合作开发数控鞋楦机,数控旋压机等非标数控系统过程中,发现目前市场上流行的几种运动控制卡虽然功能丰富而强大,配置灵活,但在实现大数据量的列表轮廓曲线高速度插补方面的性能没有达到所需的指标要求,为此,本课题旨在研究和开发出能具有大数据量高速轮廓插补加工功能的运动控制卡。首先,本文分析了运动控制卡的整体性能要求,并在比较各种运动控制卡设计方案的基础上,选择了基于专用运动控制芯片的设计方案,同时使用NOVA公司的专用运动控制芯片MCX314As,利用此芯片的位模式插补功能,来实现本课题的“复杂列表曲线插补加工”要求。接着,本文分析比较了ISA总线、PCI总线和USB总线三大目前较为流行实用的总线特点,在此基础上,选用PCI总线作为运动控制卡与PC机的接口总线,来实现课题中“大数据量高速传输”的要求。为了提高编码器反馈信号的分辨率,本系统还进行信号四倍频处理技术研究,并设计了原理电路。同时为了解决在三轴极坐标螺旋仿形加工中因MCX314As芯片的合成速度特性而产生对加工效率与质量的影响,本系统在研究电子传动原理的基础上设计了电子齿轮原理电路。为了提高运动控制卡的集成度和可靠性,本系统还结合可编程逻辑器件技术,应用VHDL语言和CPLD芯片来集成设计四倍频电路和电子齿轮电路。然后,本文着重从应用的角度进行运动控制卡的硬件设计,包括:运动控制卡与PC机接口模块设计,运动控制模块设计,外围电路集成模块(CPLD)三大部分的设计,并进行电路抗干扰研究和设计。使用DriverStudio驱动程序开发工具,为运动控制卡开发了Windows 2000系统环境下的WDM驱动程序。对运动控制卡的部分重要软件接口进行阐述和程序设计。最后,本文对所设计的运动控制卡进行主要数控功能的测试,测试结果表明,该运动控制卡基本能够实现以上功能,且运行性能稳定。