数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是由数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置构成的可编程的通用加工设备,它被广泛应用在加工制造业的各个领域。数控机床的人机界面设计直接影响其工作效率和操作舒适性。人机交互是研究人和计算机以及它们二者之间相互影响的领域。随着计算机本身的处理速度和存储容量的飞速提高,人们对人机界面这个计算机与用于之间的对话接口的需要日渐提高。人机界面从过去人去适应计算机,而今已经发展成为计算机不断地适应人的习惯、要求和以“用户”为中心的新阶段。在嵌入式领域,ARM系列微处理器在高性能和低功耗方面提供了最佳的性能。嵌入式Linux操作系统适应于多种CPU和多种硬件平台,是一个跨平台的系统,性能稳定,裁剪性很好,开发和使用都很容易。因此,本文利用高性能ARM处理器、开源嵌入式操作系统Linux、开源图形界面软件库Qt,从人机界面设计的理念及研究方向入手,充分考虑人的因素,对数控机床中人机交互的设计进行了初步探究。主要研究内容及取得的成果如下:1)开发了一个针对数控机床基本功能编程的编译软件,实现了对数控系统源程序的编译与一般的PC机编程有很大差别,数控系统中使用数字、文字和符号组成的数字指令进行编程,这种指令具有很大的通用性,编写的程序具有特殊性与针对性,其无法使用PC环境下的编译器进行编译。通过研究编译系统、分析数控系统中指令的结构及特点,使用LEX和YACC工具,开发了一个针对数控机床中基本功能的编程进行编译的软件。此编译软件实现了对NC的词法分析、语法分析及错误处理,其小型化、针对性适应了嵌入式系统的特点,为满足不同系统的要求,可对其进行适当修改,方便二次开发。2)设计了一款实用的图形用户界面,实现了人机交互在应用软件方面,人机交互界面已成为其主要部分之一,并成为衡量应用软件功能强弱的一个重要指标。作为人机通信的途径,数控系统中的人机交互界面有其自身特点,如程序的输入、各种参数的设置、功能选择、刀具的选用、警告及信息的显示等都必须精确、实时。针对这种产品,选用移植性强的Qt软件设计图形用户界面,所设计的GUI实用、简洁,实现了人机交互,可通过键盘或面板对程序进行输入、程序可以保存、修改并且编译,信息和临时信息及时输出,显示给用户。通过GUI达到了整合系统的目的。3)实现了嵌入式Linux操作系统下对输入、输出模块及控制部分的设备驱动数控系统的硬件部分,输入和输出模块有点繁琐,它的输入值比较多且杂,控制部分也有点难度。在研究Linux设备驱动的基础上,基于数控机床的控制要求,输入模块使用了智能控制芯片扩展键盘也可以通过触摸屏进行输入,实现了芯片和触摸屏的设备驱动;输出模块实现了LCD的设备驱动;控制部分使用了2轴控制芯片进行硬件设计,并实现了此芯片的设备驱动。具体来说,完成了以下工作:●实现了智能控制芯片HD7279的设备驱动,并进行了移植;●实现了LCD设备驱动的移植;●实现了触摸屏设备驱动的移植,触摸屏的校准;●实现了运动控制芯片MCX312的设备驱动及驱动及其移植。