基于ZigBee的超声波电机无线控制技术

摘要

超声波电机是一种全新原理的直接驱动电机,它利用压电陶瓷逆压电效应激发的超声振动作为驱动力,通过定转子间的摩擦力来驱动转子运动。与传统的电磁马达相比,它具有低速大转矩、无电磁干扰、动作相应快、运行无噪声、无输入时能自锁等卓越特性,在非连续运动领域、精密控制领域要比传统的电磁电机性能优越得多。超声波电机在国防、军事、航空、自动控制等领域得到了成功的应用,充分展现了超声波电机良好的应用前景。IEEE802.15.4/ZigBee协议是由IEEE802.15.4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee的网络层和应用支持层所组成的。其突出的特点是网络系统支持极低成本、易实现、可靠的数据传输、短距离操作、极低功耗、各层次的安全性等。ZigBee主要是用在低速无线个域网,比如智能家居,建筑自动化和工业监控等领域。
　　 本文主要研究基于ZigBee的超声波电机无线控制技术。以德州仪器公司的MSP430F2232单片机和利尔达公司的LSDRF2400A12作为核心元件构建遥控器,并在超声波电机控制器UMC60-M81装入无线模块LSDRF2400A12来构建终端设备。详细阐述了遥控器的硬件设计,包括电源电路,液晶显示电路,键盘电路,无线模块电路和Spy-Bi-Wire仿真接口电路。以遥控器为全功能设备,超声波电机控制器终端为精简功能设备组建ZigBee网络,控制超声波电机正转、反转、立即停和运行到指定位置停。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 超声波电机概述

1.1.1 超声波电机的发展历史

1.1.2 超声波电机的基本原理

1.1.3 超声波电机的分类

1.1.4 超声波电机的特点

1.2 ZigBee概述

1.2.1 ZigBee的提出和研究现状

1.2.2 ZigBee的技术特点

1.3 本论文的主要研究内容

参考文献

第2章 环行波型超声波电机控制器终端

2.1 环形行波型超声波电机结构与运行原理

2.1.1 环形行波型超声波电机的结构特点

2.1.2 环形行波型超声波电机运行原理

2.2 环形行波超声波电机的调速原理

2.3 环形行波超声波电机的驱动方式

2.3.1 全桥式逆变电路

2.3.2 推挽式逆变电路

2.3.3 全桥式逆变电路和推挽式逆变电路的比较

2.4 超声波电机控制器终端设计

2.4.1 UMC60-M81超声波电机控制器简介

2.4.2 终端超声波电机控制器电路设计

2.5 本章小结

参考文献

第3章 遥控器的硬件设计

3.1 遥控器的方案设计

3.1.1 遥控器的功能设计

3.1.2 主要元器件的选型

3.2 MSP430系列单片机介绍

3.2.1 MSP430系列单片机的发展和应用

3.2.2 MSP430系列单片机的特点

3.2.3 MSP430F2232IDAR结构介绍

3.3 遥控器设计

3.3.1 电源电路设计

3.3.2 YC-0802A液晶显示模块

3.3.3 键盘设计

3.3.4 无线模块LSDRF2400A12电路设计

3.3.5 Spy-Bi-Wire调试接口电路

3.5 本章小结

参考文献

第4章 超声波电机无线控制系统的网络设计

4.1 IEEES02.15.4/ZigBee标准

4.1.1 ZigBee协议栈

4.1.2 物理层

4.1.3 MAC层

4.1.4 网络层

4.1.5 应用层

4.1.6 ZigBee网络的物理设备类型

4.1.7 ZigBee网络拓扑结构

4.2 ZigBee协议栈的设计

4.2.1 遥控器运行进程

4.2.2 超声波电机控制器终端运行进程

4.3 ZigBee通信原语

4.4 ZigBee网络管理服务

4.4.1 创建网络

4.4.2 允许终端设备加入网络

4.4.3 通过关联方式加入网络的终端设备进程

4.4.4 通过关联方式加入网络的遥控器进程

4.4.5 遥控器强制终端设备脱离网络

4.5 ZigBee网络数据服务

4.6 本章小结

参考文献

第5章 遥控器的操作

5.1 遥控器按键说明

5.2 欢迎界面和组网菜单

5.2.1 欢迎界面

5.2.2 组网菜单

5.3 主菜单

5.3.1 主菜单下的"RUN"操作

5.3.2 主菜单下的"UP"和"DOWN"操作

5.4 运行菜单

5.4.1 地址操作

5.4.2 模式操作

5.5 设置菜单

5.5.1 地址设置

5.5.2 模式设置

本章小结

第6章 总结与展望

6.1 本文主要贡献

6.2 存在的不足及后续工作的展望

致谢

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