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虚拟装配数据手套控制器的研究

2020-11-29阅读(932)

虚拟装配数据手套控制器的研究

论文摘要

本文基于TI公司的DSP(Digital Signal Processor)研制开发了一套虚拟装配数据手套控制器,研究了D/A端口控制比例阀以调节气动人工肌肉的压力大小,利用DSP的A/D端口采集传感器数据,利用D/O端口控制继电器以控制制动气囊的充、放气的技术,并取得了良好的效果。首先,本课题集中探讨了国内外几种典型的数据手套的结构特征以及哈工大气动中心的力反馈数据手套,分析了TI公司各系列DSP芯片的特点和适用范围,结合数据手套对控制器的要求,选择了TMS320F2812芯片。其次,完成了控制器硬件和软件的设计。利用DSP的内置DAC为角度传感器和力传感器设计了58路A/D数据采集电路并使用放大器和多路开关对其进行了电路调理;应用串行外围设备接口及多路采样保持器扩展了64路D/A转换电路用于控制比例阀,并为其配置了反向隔离电路;采用多路复用技术设计了16路D/O转换电路用于控制继电器板;完成了控制器与上位机通信的RS232接口、USB2.0接口以及控制器必需的工作电源提供电路、复位电路以及逻辑电平转换电路、仿真接口等。在软件设计中,使用了集成开发环境CCS2(Code Composer Studio Version 2.0)作为开发工具,采用C语言和汇编语言混合编程,完成了系统主程序模块、A/D子程序模块、D/A子程序模块、D/O子程序模块、RS232子程序模块。最后,本文设计了继电器板的控制,RS232通信,D/A电压输出和角度传感器信号测量实验对控制器进行了基本的调试。控制器的D/A端口给出不同的电压输出值控制比例压力阀的压力用于模拟不同的触觉。通过对角度传感器几个完整周期的输出信号的采集处理,对传感器的输出信号进行校正并与标准值作了对比。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题来源
  • 1.2 课题背景及研究意义
  • 1.3 国内外数据手套的现状
  • 1.4 本课题的研究内容
  • 第2章 虚拟装配数据手套控制器的硬件设计
  • 2.1 虚拟装配数据手套控制器的硬件要求
  • 2.2 DSP芯片的选型
  • 2.3 虚拟装配数据手套控制器的电路板概况
  • 2.4 电路板的原理图设计
  • 2.4.1 系统时钟电路
  • 2.4.2 稳压电源电路及系统复位电路
  • 2.4.3 存储扩展电路
  • 2.4.4 A/D转换电路
  • 2.4.5 D/O扩展电路
  • 2.4.6 D/A转换及扩展电路
  • 2.4.7 RS232 通信接口电路
  • 2.4.8 通用串行总线接口电路
  • 2.4.9 JTAG接口电路
  • 2.4.10 电平转换电路
  • 2.5 印制电路板的设计与处理
  • 2.5.1 印刷电路板即PCB的设计
  • 2.5.2 元器件的焊接
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 虚拟装配数据手套控制器的软件设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 软件调试工具
  • 3.3 编程语言的选择
  • 3.4 虚拟装配数据手套控制器软件要求及组成
  • 3.5 虚拟装配数据手套控制器程序流程图
  • 3.5.1 主程序流程图
  • 3.5.2 A/D子程序
  • 3.5.3 D/A子程序
  • 3.5.4 D/O子程序
  • 3.5.5 RS232 子程序
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 虚拟装配数据手套控制器调试
  • 4.1 控制器实物图
  • 4.2 与上位机通讯的调试
  • 4.3 继电器的控制
  • 4.4 电压输出调试
  • 4.5 角度信号的采集
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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