基于Labview的三轴位移系统设计【含UG装配三维及CAD图】
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基于Labview的三轴位移系统设计【含UG装配三维及CAD图】
【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
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充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸I基于 labview 的三轴位移系统的设计摘要:本设计以 SCT89C52 单片机作为下位机，同时也是控制核心器件。利用labview 作为上位机开发软件，对单片机内的脉冲信号进行控制。该虚拟信号发生器能实现 1MHz 频率、占空比可调的方波输出。该设计的核心部分为单片机的时间计数器和 labview 的程序设计，以及 labview 与单片机的通讯。Labview 与单片机通过 usb 线转 RS232 的方式进行通讯，该转换有一块芯片实现，此处不多赘述。通过上位机旋钮控制占空比的比值可在 30 到 80 之间变化。该三轴位移系统主要包括 labview 上位机，SCT89C52 单片机、方波脉冲信号、程序下载模块、步进电机以及三轴的铝制框架。该三轴位移系统有性能稳定，价格低廉以及结构稳定的优点。关 键 词：Labview ；STC89C52 单片机；定时器； 三轴位移系统充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸IIDesign of triaxial displacement system based on labviewABSTRACT: This design takes the SCT89C52 single-chip computer as the lower computer, also is the control core device. The pulse signal in single chip microcomputer is controlled by using labview as the development software of upper computer. The virtual signal generator can realize the square wave output with 1MHz frequency and duty cycle adjustable. The core part of this design is the time counter of single chip computer and the program design of labview, and the communication between labview and single chip computer. LabVIEW communicates with single chip through usb line to RS232. The conversion is realized by a chip. The ratio of duty cycle controlled by the upper knob varies from 0 to 100. The three-axis displacement system mainly includes labview upper computer SCT89C52 single chip microcomputer, square wave pulse signal, clock circuit, and program download module. The three-axis displacement system has the advantages of stable performance, low price and stable structure. KEYWORDS: Labview-STC89C52 single chip microcomputer; timer; three-axis displacement system.充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸I目 录摘 要 .I目 录 .I第一章 绪 论 .21.1 三轴位移系统概述 .21.2 三轴位移系统技术状况 .31.2.1 中断技术 .31.2.2 定时器技术 .31.3 三轴位移系统的研究目的及意义 .31.4 设计任务 .4第二章 总体设计 .52.1 机械结构总体设计 .52.2 程序总体设计 .5第三章 设计环境介绍 .73.1 虚拟仪器 .73.1.1 开发过程 .73.1.2 拥有比传统 PC 更强劲的性能 .83.2 虚拟仪器的特点 .83.3 关于 LabVIEW .9第四章 下位机系统设计 .144.1 单片机介绍 .144.2 设计及选择 .154.3 总体硬件框图 .154.4 STC89C51 芯片介绍 .154.5 时钟电路的设计 .164.6 电源模块 .174.7 程序模块分析 .17第五章 上位机软件设计 .205.1 主程序的设计 .205.2 Labview 上位机程序 .21充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸II5.2.1 串口设置 .215.2.2 上位机串口通信的顺讯 .215.2.3 占空比与频率控制 .225.2.4 生产者结构 .235.2.4 消费者结构 .245.2.5 窗口操作选择 .255.2.6 上位机波形模拟 .255.2.7 初始化界面设计 .26第六章 系统调试与测试结果分析 .296.1 主要元器件 .296.2 软件调试 .296.3 硬件调试 .296.4 测试结果 .29结 论 .33参考文献 .34致 谢 .36充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸2第一章 绪 论三轴位移系统是控制位移的自动化设备,有着一定的技术标准和国家标准。在自动化控制领域，利用脉冲信号控制的三轴位移系统运用相当广泛，也因此成为了自动化领域电机驱动的最为常用的系统。 步进电机对于脉冲信号的要求比较简单，在相同频率不相同的占空比下的脉冲信号仍然能够实现相同转速，这个原因导致了位移系统的控制方式会很丰富。 1.1 三轴位移系统概述 随着工业 4.0 的发展推进，三轴位移系统仍然是工业界不可或缺的得力助手。在工业 4.0 的背景下,人们对位移方面的精度有了更高的有求。脉冲信号发生器是一种测试设备，同时也是可以作为三轴位移系统的控制器。传统的三轴位移系统使用的是专用的电机驱动板，控制对象单一而且局限性很大，虽然性能稳定，驱动板比较成熟，但是相对于单片机来说成本就很高了。此设计利用了单片机的丰富的可扩展外设性能及其微机控制能力,利用了特有的技术控制输出脉冲的频率、占空比,同时能实现复杂的频率和多元化的占空比，适用性很强。 驱动电机的信号发生器常用的是电机驱动板卡,驱动板卡的功能日益丰富并且工作越来越稳定，但是从成本角度来看，过多的不必要的功能是设计本身不需要的，也就是额外的成本浪费，驱动板卡的有时难以达到用户自定义的效果，因此单片机来控制脉冲信号就有着自身的优点了。单片机在价格低廉的基础上，仍然有着强大的控制功能，在与 PLC 等常用控制方式上，有着体积小、功耗小的优点。在我们日常的生活中随处可见，各个方面都能看到它的身影。单片机在小到日常小家电领域，大到通信和工业自动化领域都有着广泛的使用。 基于 51 单片机控制的三轴位移系统设计,核心是一个有特殊功能的芯片,利用单片机内时钟实现了脉冲信号的占空比及频率的可调。一个脉冲宽度可调的脉冲信号对于电机等控制对象来说是十分重要的，因为一个电机的步距角是固定的，当改变频率时，脉冲次数发生改变，电机作用的步数也就发生了改变，因此脉冲充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸3信号对电机的运动有着直接的影响1.2 三轴位移系统技术状况1.2.1 中断技术“中断”的原理就是处理器在处理运行程序时 ,其他的进程优先级更高并且需要执行，此时处理器将会停止当前的程序进而处理优先级更加高的程序,处理完中断程序后就将回到之前被打断的程序，继续执行下去。在单片机中，定时中断方式是一个使用起来方便，灵活度高的中断方式。定时器中断是通过 TCON 的方式来进行设置的。1.2.2 定时器技术定时分为：1、程序定时时间:运行一个时间已知的空运行程序作为延时函数。其特点是时间的设定上比较准确,不需要通过任何处理器以外的硬件,缺点定时时间内，处理器一直被占用。因此该方式适合短时间的定时;2 、硬件定时时间: 此设计就是采用了硬件定时的工作方式，利用了单片机中的定时器模块。工作原理是通过硬件电路的变化时间，来控制硬件的工作方式。实现硬件延时需要通过特定的元件，加一计数器是定时器的核心部件。51 系列单片机内部一共有 T0、T1 两个定时器。定时器使用方式如下: 首先选择使用哪个定时器,然后设置好定时器的工作模式，工作模式一共有四种，所对应的定时时间范围和功能也是不一样的，前两种区别在于定时时间上限不同，方式0 的设定时间要比方式 2 小一些，两者的控制状态的含义是一致的。方式 2 的工作模式是自动重新装载定时初值，不需要额外的在程序中对定时器赋予初值。方式 3 使用较少，将定时器 T0 分为两个定时器来使用，此时 T1 定时器处于停止状态。1.3 三轴位移系统的研究目的及意义三轴位移系统是一种基础控制系统，有控制电路将脉冲信号给电机，实现电机的不同转速。由于不同情况下对于步进电机的速度要求是不一样的，所以频率充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸4可调的脉冲信号对于实现其速度要求，是一个很理想的方式。一方面其实用性较广，另一方面使用起来很是方便。当今中国已开始研制脉冲信号发生器，成绩斐然。脉冲信号发生器的产业链在我国市场上还不够发展还不陈述，缺少比较成熟的产品。信号的精准，以及频率的范围不是很广，因此这一领域的开发前景很光明。脉冲信号发生器近几年发展较快，三轴位移系统的发展主要表如今以下几个方面：（1）发生器信号的频率范围愈来愈大，能实现的功能越来越强，这对三轴位移系统来说显得尤为重要。（2）发生器的集成度越来越高，体积越来越小，使得使用起来越来与方便。（3）随着工业化和智能化的逐渐推进，电机的精准性要求越来越高，这也就要求三轴位移系统的稳定性越来越重要。1.4 设计任务本设计的核心设计是通过 STC89C52 调节占空比和频率，通过定时器中断来控制引脚输出占空比以及频率可调的方波控制电机。（1）在电机控制的信号理论基础上，研究脉冲信号的参数对于电机运行的影响。（2 单片机脉冲程序以及串口接收的程序设计，人机交互 UI 的上位机程序设计（labview）；（3）系统经过电路的调试，来检测到是否能获得准确的信号，实现脉冲信号的检测。充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸5第二章 总体设计2.1 机械结构总体设计图 2-1 三轴位移系统三维图上图就是一个简单的三轴位于系统的机械结构，在笛卡尔坐标系内构成一个三维的结构。被控对象位移平板上，可从三个方向对其进行加工，该结构简单，性能稳定，并且能达到大部分的功能要求，可扩展性能强。2.2 程序总体设计上位机采用 NI 公司的 labview2018 进行 UI 设计，下位机通过 Keil 对 51 系列单片机进行程序编写编译。Labveiw 主要是要实现人机界面交互，设计目标主要是要直观和简洁，实现充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸6下位机的通讯和具体功能的设计。单片机通过寄存器接收到上位机指令之后，执行相关程序如频率的改变、占空比的改变、方向的改变以及电机起停控制。上位机与下位机通讯则采用 USB 转 RS232 通讯，由于有相应模块，因此通讯上比较方便。最终将程序调试，通过导出示波器的波形图与上位机模拟的图进行对比，分许比较设计是否达到设计要求和目的。充值购买 -下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸7第三章 设计环境介绍3.1 虚拟仪器美国国家仪器有限公司在 20 年前提出了 Virtual instrument 的概念，从那时到现在，科学家们渐渐地改变了测控和自动化方向的工作模型。现在许多engineer、缩短开发时间的原因就是利用了虚拟仪器技术这样将会减少硬件的研发成本，也减少了硬件带来的质量问题。这个发展过程中，NI 技术逐渐走向完美和成熟。 1虚拟仪器系统建立在强大功能的软件作为核心，提供的标准化的硬件设备作为支撑的基本框架上。虚拟仪器技术包含的硬件及软件，工程师通过任务要求，编写出程序来与硬件配合。虚拟仪器的开发在摩尔定律的作用下，伴随着计算机行业的发展正在飞速发展。同时由于个人 PC 的内存、 CPU、GPU 及 I/O 性能愈发强大,这一趋势也推动了虚拟测量及自动化系统的发展。在最近的十几年中，计算机的体积缩小了数十倍，同时计算机的性能却增加了成百上千倍。运用了虚拟仪器技术的计算机具备了成本相对较低同时功能极其强大，这些计算机也就被运用于实验室的研发和产线的生产。个人
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