毕业设计：步进电机角位移转为直线位移的位置测量与控制系统设计.docxVIP

目 录第一章 系统设计的目的及要求11.1 设计目的11.2 系统设计要求11.3 总体设计方案1第二章 系统硬件构成2 2.1 硬件设计总述2 2.2 硬件模块简介2第三章 系统软件设计43.1 软件设计概述43.2 LabVIEW设计总体介绍43.3 主要功能模块设计4第四章 系统调试与总结9 4.1 遇到的问题及解决办法9 4.2 缺陷说明9 4.3 总结10参考文献11系统设计的目的及要求1.1 设计目的　　在学习和了解虚拟仪器及总线技术与LabVIEW开发平台的基本原理和方法的基础上，将理论与实践相结合，深入了解虚拟仪器技术及LabVIEW编程技术在工程常见领域的测量与分析的应用，提高将虚拟仪器、测试技术和电子、机械、通讯等多学科的综合应用能力和实际动手能力。1.2 系统设计要求设计一个利用DAQ卡进行数据读写的步进电动机角位移转为直线位移的位置测量与控制系统。应用DAQ卡的DI口及AI口采集直线位移的位置信号，通过DAQ卡的DO及AO输出口控制步进电动机速度与方向；根据位置反馈信号，来调节步进电动机的运行速度与方向，实现步进电动机的角位移转为直线位移的位置测量与控制。控制精度为1mm。具体要求如下： 1. 手动控制：可通过实验箱上的按钮来调节指针的位置； 2. 自动控制：输入位置的设定值，可以自动调节步进电机的转速和方向， 使得指针停靠在刻度尺上的给定值；3. 显示：波形图表、显示控件实时显示当前位置、采样电压、转动方向和校正值。1.3 总体设计方案 本设计结合步进电机控制技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发了一种基于LabVIEW的步进电机角位移转为直线位移的位置测控系统,该系统采用普通PC?机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台,将步进电机的角位移转换为刻度尺上的直线位移进行数据采集，实时进行处理、显示。?并用以控制步进电机的速度和方向。 本系统通过传感器得到反映位置信息的模拟电压信号后，经DAQ采集卡送入电脑进行数字滤波处理，在进行标度变换和非线性校正之后进行显示和控制。? 系统数据及其运算通过while循环进行不断采集、更新与运算；时间显示由“格式化时间/日期字符串”在while中不断刷新实现；系统硬件构成2.1 硬件设计总述2.1.1 整体结构总述本系统主要由机电实验平台（包括步进电机控制接口、位置传感器等）、DAQ数据采集卡和计算机组成,原理框图如图2.1所示。图2.1 系统整体结构框图2.1.2 硬件接线要求1. 机电一体化模块A、B、C、D端分别连接DAQ的DIO0、DIO1、DIO2、DIO3；PI0、PI1端分别连接DAQ的DIO4、DIO5；IN0、GND端分别连接DAQ的电源和地端； 2. DAQ调试打开NI MAX，点击我的系统--设备和接口--NI PCI-6024E”Dev2”--测试面板--数字I/O，进行调试，点击开始，DAQ对应口的指示灯亮或灭，说明 DAQ 连接正确可以正常使用。2.2 硬件模块简介2.2.1 传感器 当步进电动机运转时，通过传动部分，带动机电平台上的电位器旋转，电位器输出模拟量，通过A/D转换采集数据。电位器输出模拟量与指针位置成近似线性关系，也就是说，A/D采集的数字量，就反应出指针所指示的位置。2.2.2 数据采集将得到的电压送到数据采集卡中进行数据采集，再将数据送入计算机，由计算机利用软件平台(LabVIEW)进行控制和处理。数据采集卡（DAQ）主要由多路开关、放大器、采样保持器和A/D转换器等组成，它们与定时/计数器、总线接口电路等做在一块印刷电路板上,完成对被测信号的采集、放大和模/数转换任务。?数据采集（DAQ）是指从传感器和其他待测设备等模拟或数字单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软件硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。一个完整的DAQ系统包括传感器或交换器、信号调理设备、数据采集和分析硬件、计算机、驱动程序和应用软件等。当然，很多设备制造商已经把传感器、信号调理甚至DAQ卡即成为标准的设备，这种情况下用户不再需要考虑传感器、信号调理和DAQ卡，而只需要考虑如何与硬件设备通信以及如何开发上层应用程序。2.2.3 步进电机控制　　步进电动机是用电脉冲进行控制的电机，改变脉冲输入频率，就可以改变电机的速度；改变通电顺序，即改变定子磁场旋转的方向，就可以达到控制步进电动机正反转目的。1.运行速度的控制　　从图2.2可以看出，当改变电脉冲的周期，ABCD四相绕组高低电平的宽度将发生变化。　　这就导致通电和断电的变化率发生变化，