多功能便携式运动控制实验系统设计

论文摘要

随着运动控制系统向开放式、数字化、网络化、集成化方向的发展，相关的实验教学对实验设备提出了越来越高的要求。本文在充分调研国内外运动控制系统相关实验设备发展状况的基础上，立足自身实际需求，设计了一种多功能便携式运动控制实验系统。依据“便携性、开放性、网络化、模块化、可视化”的原则，确定了系统总体方案。以MSP430单片机为核心设计并制作了多功能便携式运动控制实验系统硬件平台，该平台能够实现对电机位置、转速、电流的控制，具有人机交互功能和多种通信功能。按照模块化的思想设计了系统软件，包括单片机控制软件和上位机可视化控制软件。对系统各个模块进行了调试，调试结果符合预期设计要求。最后对后续工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 运动控制系统介绍
• 1.2.1 运动控制系统概述
• 1.2.2 运动控制系统的实现形式
• 1.3 国内外运动控制实验设备的发展状况
• 1.3.1 国外运动控制实验设备的发展状况
• 1.3.2 国内运动控制实验设备的发展状况
• 1.4 系统设计原则
• 1.5 多功能便携式运动控制实验系统功能
• 1.6 本文主要内容
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统总体结构
• 2.2 系统总体设计方案
• 2.3 关键技术
• 2.3.1 系统控制模式分析
• 2.3.2 电机驱动技术
• 2.3.3 信号检测技术
• 2.3.4 抗干扰及可靠性措施
• 2.4 本章小结
• 3 多功能便携式运动控制实验系统硬件设计
• 3.1 主要器件选型
• 3.1.1 MSP430系列单片机介绍及选型
• 3.1.2 电机选型
• 3.2 主板设计
• 3.2.1 主控制模块设计
• 3.2.2 电源模块设计
• 3.2.3 逻辑处理模块设计
• 3.2.4 电机驱动模块设计
• 3.2.5 检测模块设计
• 3.2.6 通信处理模块设计
• 3.2.7 单片机之间的通信电路设计
• 3.3 子板设计
• 3.3.1 子板电源模块设计
• 3.3.2 单片机处理模块设计
• 3.3.3 LCD模块设计
• 3.3.4 键盘输入模块设计
• 3.4 本章小结
• 4 多功能便携式运动控制实验系统软件设计
• 4.1 IAR开发平台介绍
• 4.2 主控单片机软件
• 4.2.1 脉宽调制模块
• 4.2.2 A/D转换模块
• 4.2.3 控制算法模块
• 4.2.4 故障处理模块
• 4.3 检测单片机软件
• 4.3.1 位移量检测模块
• 4.3.2 速度检测模块
• 4.4 通信处理模块软件
• 4.4.1 串口通信模块
• 4.4.2 CAN通信模块
• 4.4.3 USB通信模块的固件程序设计
• 4.5 人机交互模块软件
• 4.5.1 LCD显示模块软件
• 4.5.2 键盘输入处理模块
• 4.6 单片机之间的通信
• 4.6.1 UART通信
• 4.6.2 SPI通信
• 2C通信'>4.6.3 I²C通信
• 4.7 上位机控制软件
• 4.7.1 VC++简介
• 4.7.2 上位机控制界面
• 4.8 本章小结
• 5 系统调试
• 5.1 系统硬件调试
• 5.2 系统软件调试
• 5.3 电机转速单闭环实验
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 硬件平台、主控制板和人机交互板实物图