实验鼠跑步机调速系统的设计原理与实现方法研究

摘要

本文设计了一套实验鼠跑步机的调速系统，该系统主要实现了对电机的无级调速，并可以通过上位机控制软件使跑步机按指定的速度曲线运行。本系统采用USB2.0高速串行传输协议实现上下位机的通信，并引入了虚拟仪器技术进行上位机软件的设计。在论文中详细描述了电机控制模块，USB通信模块和labview上位机软件模块的设计过程，各部分参考电路，以及相关的应用程序的设计和调试，并对各个模块和整个系统进行了分级调试。 本文主要着力于解决以下几个问题。 1、完成步进电机的无级调速控制，给出相应的软件编程与硬件电路的设计。在结合现在运动控制系统的基础上，采用AVR单片机对步进电机进行调速控制，完成控制软件，控制电路，驱动电路的设计。 2、设计模块化的USB通信子系统。利用模块化的思想设计USB通信系统，连接上位机程序和下位机电机控制芯片。采用cy7c68013芯片进行USB通信，并结合USB通信协议和USB控制芯片对该模块进行功能定义，给出USB控制芯片与电机控制芯片之间的详细连接电路，以及详细的USB固件程序。 3、采用简洁流畅的图形化程序设计软件labview设计上位机软件，其主要功能是发送电机控制数据给USB端，接收并显示采集到的数据。其中难点是USB芯片与labview连接的驱动程序，本文中采用动态链接库把两者连接起来，使数据能正常的上传下行。 从应用的角度来看，这种以虚拟仪器面板代替传统仪器控制面板的思想在以后的测控系统中会越来越多的应用，其主要优势在于能依靠PC机强大的数据处理功能，并能通过改变虚拟仪器面板的功能而随之改变仪器的功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1实验鼠跑步机调速系统相关技术研究现状

1.2本课题所要解决的问题

1.3本课题的意义

第二章 实验鼠跑步机执行机构选择

2.1跑步机执行机构类型的确定

2.2跑步机执行机构的三种选择

2.3跑步机执行机构的参数计算

2.4本章小结

第三章 实验鼠跑步机调速系统硬件电路设计

3.1跑步机调速系统总体结构设计

3.2调速系统电机控制电路设计

3.3调速系统电机驱动电路设计

3.3.1调速系统驱动信号的产生及其分配

3.3.2调速系统功率驱动电路设计

3.4调速系统通信模块电路设计

3.4.1调速系统通信方式选择

3.4.2调速系统USB通信模块总体设计

3.4.3调速系统通信模块硬件电路设计

3.5调速系统通信模块硬件电路调试

3.6本章小结

第四章 实验鼠跑步机调速系统软件设计

4.1调速系统电机控制软件设计

4.1.1调速系统电机控制要求

4.1.2调速系统电机控制软件调试

4.2调速系统USB通信模块程序设计

4.2.1调速系统USB固件程序的设计

4.2.2调速系统USB驱动程序设计

4.3调速系统上位机程序设计

4.3.1 调速系统上位机程序设计工具选择

4.3.2调速系统上位机程序设计

4.4本章小结

第五章调速系统启动特性仿真

5.1步进电机数学模型的建立

5.2调速系统启动项仿真

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢