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基于FPGA及NIOSⅡ的多轴数控系统设计的任务书
任务书
一、题目：
基于FPGA及NIOSⅡ的多轴数控系统设计
二、任务背景：
随着现代制造业的发展，数控技术已经成为了现代制造业的重要组成部分。数控技术的应用已经从最初的单一控制发展到了多轴联动控制，从而可以满足各种复杂零件的加工需求。因此，本课题将采用FPGA和NIOSⅡ开发板来设计一个多轴数控系统，以满足目前现代制造业的需求。
三、任务目的：
本设计旨在通过设计一套基于FPGA及NIOSⅡ的多轴数控系统，实现对多个轴的同步精确控制，从而满足现代复杂零件的高效率加工需求。
任务的具体目标如下：
1.理解FPGA与NIOSⅡ开发板的原理与结构。
2.了解多轴数控系统的原理和结构。
3.实现FPGA的逻辑设计，满足多轴数控系统的需求。
4.实现NIOSⅡ的程序设计，满足多轴数控系统的需求。
5.将FPGA与NIOSⅡ程序进行连接，实现多轴数控系统的控制。
四、任务内容：
本课题主要任务包括：
1.研究现有数控系统，了解其标准、规范和技术发展趋势。
2.学习FPGA原理及开发流程，熟悉FPGA的设计工具和开发环境，掌握其逻辑设计的方法。
3.研究NIOSⅡ的原理及开发流程，掌握其程序设计的方法。
4.设计多轴数控系统的硬件结构，包括FPGA芯片、驱动芯片、编码器、测速传感器等。
5.设计多轴数控系统的软件结构，包括NIOSⅡ程序设计、运动控制算法设计等。
6.将多轴数控系统的硬件结构与软件结构进行连接，完成系统的整体开发工作。
7.进行实验验证，在实验室中对多轴数控系统进行调试和测试，验证其稳定性和精度。
五、任务成果：
最终设计成果应包括以下内容：
1.完整、详细的FPGA逻辑设计文档和NIOSⅡ程序设计文档。
2.硬件连接与软件编程实现，代码清晰可读，符合规范。
3.多轴数控系统调试与测试报告，实验结果真实可靠。
4.开发环境的配置文档，包括硬件连接方式、软件编程环境等内容。
5.数控系统的性能测试与分析报告，对实验结果进行精度测试与分析。
六、时间安排：
本课题的总计时间为16周，具体时间安排如下：
第1-2周：研究FPGA与NIOSⅡ开发板的原理与结构。
第3-4周：研究多轴数控系统的原理和结构。
第5-6周：完成FPGA的逻辑设计。
第7-8周：完成NIOSⅡ程序的编写。
第9-10周：连接FPGA和NIOSⅡ程序信息，完成数控系统的整体开发。
第11-12周：进行实验调试和性能测试。
第13-14周：对实验结果进行分析与总结。
第15周：撰写实验报告。
第16周：进行答辩及修改。
七、参考书目：
[1]沈健、李毅、李新鹏等．高级数字电路设计—VHDL与FPGA[M]．北京：清华大学出版社，2010，1-3.
[2]张泽群、赵文斌、董文斌等.基于NIOSⅡ的单片机课程设计[M].北京：电子工业出版社，2011，22-24.
[3]丁振华.现代数控技术[M].北京：机械工业出版社，2010，14-16.
[4]石维平.数控技术应用与程序设计[M].北京：机械工业出版社，2011，22-24.