吕勇数控机床无线手轮设计项目结项报告书.doc

项目编号 SYZ 项目 类别 一般项目 √ 重点项目 湖南科技大学2012年度SRIP项目 结项报告书 项 目 名 称： 数控机床无线手轮设计 申 请 人： 吕勇 学 号： 所 在 学 院： 潇湘学院 联 系 电 话： E-mail ： @ 填 表 日 期： 2013年5月4日 共青团湖南科技大学委员会制 二〇一三年四月 湖南科技大学大学生科研创新计划（SRIP）项目 作品原创性声明 本人郑重声明：所呈交的项目报告以及所完成的作品实物等相关成果，是本人和队友独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。项目组完全意识到本声明的法律结果由项目组承担。 项目组成员签名： 日期： 年 月 日 指导教师审核签名： 日期： 年 月 日 一、简表 项目名称 数控机床无线手轮设计 项目编号 SYZ 项目 负责人 吕勇 学号 专业 通信工程 联系电话 项目来源 自选课题 E-mail @ 项目组其他 成员 序号 姓名 专业 学号 项目分工 1 李峥 通信工程 文档填写、整理 2 舒培 通信工程 理论研究、硬件设计 3 李阳君 通信工程 资料收集、财务管理 4 指导教师 卢明 职 称 讲师 研究方向 工业过程建模、优化、控制 项目经费 2000 已批经费 912.7 支出经费 1993.9 立项时间 2012年 完成时间 2013年 项目实施简况 项目从2012年5月正式启动至今，研究工作一直按工作计划正常开展，现将项目目前的工作进展汇报如下： 2012年5月：首先明确了项目组各成员的工作职责。然后研究了电子手轮的工作原理，确定芯片选型，完成了硬件电路总体方案设计。最后使用万用板焊接出相应电路，以便调试。 2012年6-8月：通过Atmega16单片机的控制，成功采集了手轮产生的脉冲信号、坐标轴选择信号和增量倍率信号。然后对采集到的信号进行了相关分析。设计了信号编码格式、制定了相关通信协议。 成功实现了无线通信。 2012年9-10月：在自制PCB板上焊接好硬件电路，然后移植了前期编写的程序并运行正常。在此期间设计了点动模式下的波形产生方法。对系统整体进行了调试，达到基本要求。总结了前期工作，商讨了下一步工作计划。 2012年11-12月:将实物交于指导老师检查，与指导老师一起对系统设计方案进行了改进。通过减少传输数据量，提高了传输效率。 2013年1-4月:整理了设计资料并撰写了设计报告。另外，论文也已经撰写完成，但由于发表论文需要一段时间，现在论文还在审稿中。 二、研究工作总结 请按照下列提纲编写，要求简明扼要，实事求是，以学术总结为主。 1.主要研究内容及研究方法 本项目的研究目的是采用2.4G无线通信技术将现有的有线手轮改造成了一种新型无线手轮。其研究的主要内容和研究方法如下： （1）信号的采集 发送端需要采集的信号有4路差分脉冲信号和按键控制信号。当手轮上的光电编码器转动时，将会产生4路脉冲信号，使用四重差分线接收器AM26C32将这四路脉冲信号转变成两路差分脉冲信号，从而方便单片机对信号进行处理。 （2）无线传输 使用价格较低、功耗较低的2.4G无线通信技术。采用nRF24L01模块进行无线通信。 （3）信号的还原 接收到的两路差分脉冲信号只需要经过差分信号输出器 AM26C31便可还原成4路脉冲信号。而坐标轴选择信号和增量倍率选择信号的逻辑高电平为24V，因此需要将控制信号的电平进行转换，本次设计中通过光耦来实现。为了增强驱动能力，将控制信号经过大功率达林顿管后再输出。 （4）节能与电量提示 当手轮15分钟不操作时，会自动断开外围耗电量大的元件的电源，主控制器也进入低功耗模式，有效的避免了因忘记关机而浪费电量的问题。发送端开机时，控制器会对电池电量进行检测，若检测到电量过低，会发出滴滴声进行提示，此时应该尽快更换电池。 2.主要研究成果 主要成果有： （1）设计了手轮信号采集、处理和还原电路,完成了数控机床无线手轮的硬件设计。 （2）实现了对手轮产生的各种信号的编码、无线传输和还原。设计的通信协议可行性良好。 （3）采用2.4G无线通信技术，将现有的有线手轮改造成了