基于USB接口的无刷直流电机测试分析系统研究与开发

论文摘要

无刷直流电机是一种新型的交流调速电机。本文以基于通用串行总线（USB）接口的无刷直流电机测试分析系统设计与开发为研究主题。本文对无刷直流电机测试分析系统总体结构进行了设计，其上位机采用PC机，下位机采用AT8952单片机，上下位机的通信采用USB接口。在此基础上本文进行了系统软硬件设计，其中硬件设计主要包括AT8952单片机最小系统及其外部存储器扩展设计、电参数测量接口电路设计、USB通信接口硬件设计；软件设计部分，基于Keil C进行了下位机数据采集程序设计和USB通信接口固件编程，基于VC++进行了上位机管理软件设计。在软硬件设计的基础上，本文进行了无刷直流电机测试分析系统开发，以实现对无刷直流电机进行测试和分析。该系统中，AT8952单片机作为信号采集单元，将采集到数据存放于外部RAM中，再经由USB接口传输给客户端PC机，通过ADO技术实现数据库管理，在数据处理方面充分利用Matlab强大的数据处理能力，通过Matcom实现VC与Matlab的无缝连接。系统实际运行实验验证了本文理论设计的正确性。本文的研究及其取得的成果有助于开展无刷直流电机这一新型交流调速电机的产品开发工作，对电机智能测试分析系统的研究与开发也有较好的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及选题意义
• 1.2 电机参数测试系统发展
• 1.2.1 电机参数测试系统发展阶段
• 1.2.2 计算机辅助测试系统组成
• 1.3 USB 在数据采集中的应用
• 1.4 总体设计方案分析
• 1.4.1 无刷直流电动机调速系统
• 1.4.2 无刷直流电动机主要参数
• 1.4.3 无刷直流电机测试分析系统总体设计方案
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 USB 通信接口设计
• 2.1 USB 概述
• 2.1.1 USB 的互连
• 2.1.2 USB 设备
• 2.1.3 USB 主机
• 2.1.4 USB 总线电气特性
• 2.1.S USB 系统软硬件构成
• 2.2 USB 协议
• 2.2.1 USB 系统构成
• 2.2.2 USB 设备的枚举过程
• 2.2.3 USB 接口的通信协议
• 2.3 USB 硬件电路的设计
• 2.3.1 PDIUSBD12 的性能特点
• 2.3.2 PDIUSBD12 的功能框图
• 2.3.3 PDIUSBD12 的引脚配置及说明
• 2.3.4 PDIUSBD12 的指令集
• 2.3.5 USB 通信接口硬件设计
• 2.4 USB 固件编程
• 2.4.1 硬件提取层（EPPHAL.C）
• 2.4.2 D12 命令接口（D12CI.C）
• 2.4.3 中断服务程序（ISR.C）
• 2.4.4 主循环（MAINLOOP.C）
• 9，C& PROTODMA.C）'>2.4.5 标准设备请求和厂商请求（CHAP₉，C& PROTODMA.C）
• 2.5 通信接口
• 2.6 小结
• 第三章 测试分析系统下位机硬件电路设计
• 3.1 电参数检测
• 3.1.1 电流、电压信号检测
• 3.1.2 转矩、转速信号检测
• 3.2 数据采集系统
• 3.2.1 AT8952单片机
• 3.2.2 最小系统硬件电路设计
• 3.3 小结
• 第四章 测试分析系统软件设计
• 4.1 下位机数据采集模块设计
• 4.2 上位机数据显示模块设计
• 4.2.1 应用程序与 USB 驱动程序的通信
• 4.2.2 上位机监控界面设计
• 4.2.3 上位机数据显示界面
• 4.3 数据处理分析模块设计
• 4.3.1 VC 与 Matlab 的无缝集成
• 4.3.2 VC 与数据库的集成
• 4.4 小结
• 第五章 无刷直流电机测试分析系统的应用
• 5.1 方波无刷直流电机非线性建模
• 5.1.1 方波无刷直流电机的基本方程式
• 5.1.2 方波无刷直流电机的数学模型
• 5.1.3 基于 SIMULINK/PSB 的方波无刷直流电机系统的建模
• 5.2 频谱分析
• 5.2.1 离散傅立叶变换的应用
• 5.2.2 方波无刷直流电机相电流频谱分析
• 5.3 系统实际运行实验
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录