基于ARM的挠性电路板试验机控制系统的研制

摘要

随着科技和工业水平的不断提高，现代电子产品越来越小型化、轻量化和薄型化。由于挠性印刷电路板具有配线密度高、立体布线、重量轻、厚度薄的特点，近年来越来越多的被用来直接制造和印制电子元件，并且市场需求量也越来越大。因此挠性印刷电路板在电子信息产业中的地位不容忽视。然而实际生产中使用的挠性电路板材料检测设备老化陈旧、性能不稳且自动化程度低。这两者之间的不平衡使得设计新型挠性电路板材料性能检测设备成为了迫切的需要。因此，研究和设计挠性电路板材料试验机具有非常重要的意义。
　　 本论文的主要工作包括如下几个方面:
　　 1)通过认真分析挠性电路板试验机的测试功能和性能要求，本文以LM3S8962微处理器为主控制器，设计了试验机控制系统的总体结构，并详细介绍和分析了该系统的各个功能模块。
　　 2)本设计实现了uC/OS-Ⅱ实时操作系统在ARM处理器LM3S8962上的移植，充分发挥了uC/OS-Ⅱ操作系统的实时性优势，确保了系统对数据采集与处理的及时性。此外，本设计采用TNT4882作为GPIB接口芯片，实现了GPIB接口与上位机系统之间采集数据的实时通信与处理。
　　 3)本设计使用了24位高精度的模数转换器ADS1256，同时通过采用硬件滤波和软件滤波相结合的方法，实现了系统对拉力信号精确采集。
　　 4)针对挠性电路板试验机系统中的非线性性和不确定性问题，本设计采用三维自适应模糊PID控制方法实现了对试验机高精度数字化动态控制。经数值模拟与实践检验，相较于传统的数字PID控制方法，这种控制策略能更好地满足试验机高精度、数字化稳定控制的性能要求。
　　 5)对系统的通过四次拉伸试验记过的分析，验证了测控系统在数据采集和运动控制上的可靠性和稳定性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 试验机国内外研究现状和趋势

1．3 本课题的研究内容

1．4 本章小结

第2章 挠性电路板试验机总体设计方案

2．1 挠性电路板试验机的总体结构

2．2 挠性电路板试验机的主要试验项目

2．3 挠性电路板试验机的功能特点

2．4 本章小结

第3章 挠性电路板试验机控制系统硬件设计

3．1 试验机控制系统硬件简介

3．2 ARM系列微处理器

3．3 ARM主要接口模块设计

3．3．1 ARM主控模块

3．3．2 系统电源模块

3．3．3 GPIB接口电路

3．3．4 速度信号采集模块

3．3．5 测力信号采集及调理模块

3．3．6 伺服电机控制模块

3．4 系统抗干扰设计

3．4．1 系统干扰的来源

3．4．2 系统抗干扰的措施

3．5 本章小结

第4章 挠性电路板试验机控制系统软件平台设计

4．1 嵌入式uC／OS-Ⅱ的概述

4．2 uC／OS-Ⅱ在LM3S8962上的移植

4．2．1 编写与处理器相关程序

4．2．2 试验机操作系统任务的规划

4．2．3 试验机操作系统的中断操作

4．2．4 试验机主要驱动

4．3 数字滤波模块

4．3．1 数字滤波方法的分析

4．3．2 数字滤波方法的设计

4．4 本章小结

第5章 挠性电路板试验机速度控制策略

5．1 PID基本算法

5．2 模糊控制基本原理

5．3 试验机系统模型的建立

5．4 试验机的模糊自适应PID控制算法

5．4．1 试验机的三维模糊自适应PID控制器的设计

5．4．2 试验机系统仿真试验

5．5 本章小结

第6章 测控界面的设计及结果分析

6．1 测试界面设计

6．2 测试结果分析

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

附录一 系统验收报告