当前,数控系统大多基于PC平台,相对于PC平台的研究模式而言,采用嵌入式体系结构设计开放式数控系统,是一个全新的尝试。数控系统正逐步向着灵活性、组件化、可重构的开放式体系结构方向发展。本文以此为目标进行了研究,构建了基于PC104总线的数控系统平台,可满足实际需要。研究内容主要包括以下几方面:1.分析了数控系统的总体结构,介绍了PC104总线模块,对数控系统的主要硬件部分进行了设计,包括定时(Timer)、多路开关量输入输出(I/O)、数模(D/A)及PC104总线接口电路等。2.对曲面与平面、曲面与曲面交线的插补算法进行了研究。在曲面与平面交线的插补算法中,本文提出了一种新方法,首先将原坐标系下的空间平面通过坐标系旋转的方法变换成新坐标系下的等高平面,然后对等高平面交线方程推导插补算法;在曲面与曲面交线的插补算法中,按照算法的方向和误差法则插补空间曲线,降低了计算的复杂度,并且保证了位置误差不超过一步。3.本文对插补算法进一步推导与拓展,得到一种与传统半径补偿算法不同的平面多项式曲线的半径补偿算法。4.在实时操作系统中,分析了Windows操作系统结构特点和当前在Windows操作系统下实现实时应用的各种方案,根据实时操作系统的原理,搭建了实时操作系统编程模型,结合外部定时中断电路以及核心层VxD设备驱动程序开发,解决了Windows操作系统难于应用于实时控制的难题。