【正文】 基于LabVIEW與ELVIS的舵機測試儀設(shè)計32摘 要本論文根據(jù)設(shè)計要求提出了基于LabVIEW與ELVIS的舵機測試儀系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案以基于LabVIEW軟件平臺的上下位機系統(tǒng)為主，以基于ELVIS的硬件平臺為輔。本論文一方面介紹了包括舵機結(jié)構(gòu)、信號特點和控制原理在內(nèi)的舵機基本知識，另一方面簡述了建立在ELVIS之上的虛擬儀器使用和控制的一般知識。數(shù)據(jù)采集卡的硬件和使用得到了比較詳細(xì)的說明?；谏厦鎯牲c，本論文通過數(shù)據(jù)采集卡提供信號輸入實現(xiàn)了舵機PWM信號的波形顯示，電位器電路的搭建實現(xiàn)了舵機角度控制，光電傳感器電路實現(xiàn)了舵機速度顯示，同時通過扭矩傳感器電路實現(xiàn)了舵機轉(zhuǎn)矩大小的測試。關(guān)鍵詞：舵機測試儀；ELVIS；LabVIEWAbstractAccording to the requirements of the design this paper put forward a test design scheme of the system based on the steering gear with ELVIS and LabVIEW. The scheme based on the platform of LabVIEW software and a machine system is given the priority, and based on ELVIS hardware platform of services.In this paper, we have an introduction of the basics of steering gear, including the structure of the steering gear, signal characteristics and the control principle on the one hand, and on the other hand a briefly account of the general knowledge of virtual instruments based on ELVIS . The hardware and usage of the data acquisition card has get a more detailed explanation.Based on the above two points, this paper provides the signal input through the data acquisition card to achieve the Servo PWM signal waveform display, potentiometer circuit structures to achieve the angle control of the steering gear, photoelectric sensor circuit to achieve the steering gear speed display, and through the torque the sensor circuit to achieve the testing of steering gear torque.Keywords: Steering gear tester。 ELVIS。 LabVIEW目 錄摘 要 IAbstract II引 言 1課題的提出 1課題分析 21舵機測試儀設(shè)計分析 3 舵機的基本知識 3 舵機的結(jié)構(gòu) 3 舵機的規(guī)格和選型 4 舵機及其控制原理 5 ELVIS的基本知識 6 ELVIS的硬件結(jié)構(gòu) 6 ELVIS平臺工作站及原型實驗板 7 配置ELVIS的軟件及配置 9 DAQ硬件 102 舵機測試儀系統(tǒng)設(shè)計 12 12 數(shù)據(jù)采集卡NIDAQ 14 舵機PWM信號的波形顯示 20 舵機角度控制與檢測 21 舵機速度顯示 24 舵機轉(zhuǎn)矩大小檢測 28結(jié) 論 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32引 言根據(jù)現(xiàn)今計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的高度發(fā)展速度，儀器技術(shù)領(lǐng)域同樣卷入了翻天覆地的變化之中。從最開始的模擬儀器階段發(fā)展到現(xiàn)今的數(shù)字化、嵌入式系統(tǒng)及智能儀器。各種新的測試技術(shù)理論、測試方法不斷得被應(yīng)用于實際工作中。各種新的測試領(lǐng)域隨著學(xué)科門類的進(jìn)一步細(xì)化和交叉發(fā)展而不斷出現(xiàn)。儀器結(jié)構(gòu)也隨同著設(shè)計想法的更新變化而不斷發(fā)展進(jìn)步。特別是以計算機為核心的設(shè)計思路同儀器系統(tǒng)與計算機軟件技術(shù)的密切結(jié)合，使得儀器的概念產(chǎn)生了突破性的變化，由此而產(chǎn)生了一種全新的儀器概念——虛擬儀器（Virtual Instruments ,VI）。課題的提出近年來，舵機在小型機器人、微機電以及模型系統(tǒng)上應(yīng)用已十分廣泛，漸漸成為一種重要的執(zhí)行機構(gòu)。但是由于舵機PWM控制信號的特殊性，不能像普通直流電機一樣方便地測試，控制器的輸出信號也不便觀察和測量。因此當(dāng)舵機的使用越來越廣泛時，需要一種專門的測試儀來測試舵機的各項參數(shù)。由于舵機在控制中的作用越來越大，對舵機的性能和參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的測試變得越來越重要，傳統(tǒng)上使用的測試手段一般來說所需儀器繁多并且相對復(fù)雜。而使用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)造的測試系統(tǒng)，加上必要的傳感器、數(shù)據(jù)采集卡等硬件就能達(dá)到實際測試分析所需要的要求。虛擬儀器( VI, virtual instruments)是近幾十年的計算機軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測量技術(shù)高速發(fā)展而產(chǎn)生出的一項重要的革命性技術(shù)，它的核心就是用軟件來模擬實現(xiàn)硬件的功能。基于圖形化的G語言編程環(huán)境，LabVIEW是由美國NI公司研發(fā)的創(chuàng)新型軟件產(chǎn)品，作為虛擬儀器開發(fā)平臺它擁有相當(dāng)強大的功能，同時它也是目前測試領(lǐng)域發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、功能最強的圖形化軟件集成虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一。本文所設(shè)計的基于LabVIEW和ELVIS的舵機測試儀系統(tǒng)就是通過LabVIEW的虛擬儀器實現(xiàn)軟件平臺的操作。該測試系統(tǒng)操作面板的優(yōu)點主要有：界面友好，功能完善、高可靠性、很強的可維護性等。同時基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)通過計算機強大的處理及計算能力使用軟件來模擬實現(xiàn)傳統(tǒng)測試儀器硬件的部分功能, 在相同的硬件操作平臺上可以使用LabVIEW軟件開發(fā)環(huán)境高效率得開發(fā)高應(yīng)用性能的測試系統(tǒng)。這種模擬系統(tǒng)可以依據(jù)用戶需求實現(xiàn)儀器的界面定制, 并在相同硬件平臺上通過使用不同軟件來模擬實現(xiàn)不同的儀器功能, 實現(xiàn)硬件的參數(shù)測試, 大大地提高了測試系統(tǒng)的功能和靈活性, 同時也降低了測試成本和復(fù)雜程度?；趯W(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)及實驗室的硬件條件，本次畢業(yè)設(shè)計擬設(shè)計一種基于LabVIEW與ELVIS的舵機測試儀。主要內(nèi)容為：1）LabVIEW上位操作界面的設(shè)計，包括用戶顯示面板及程序代碼的設(shè)計，內(nèi)容主要包括舵機正反轉(zhuǎn)控制、角度控制、速度設(shè)置、位置回中、角度及速度顯示、轉(zhuǎn)矩大小顯示、PWM信號的波形顯示等功能。2）基于ELVIS的硬件平臺的搭建，主要包括轉(zhuǎn)矩傳感器電路、角度測試傳感器電路、舵機接口電路的設(shè)計及搭建。課題分析而現(xiàn)在國內(nèi)比較普遍的舵機測試一般是有如下方案：1）基于AVR CDC軟硬件進(jìn)行修改，用AVRCDC硬件產(chǎn)生舵機驅(qū)動信號，并用AD采樣檢測舵機消耗電流（判斷舵機是否在轉(zhuǎn)動）2）基于CDC串口編寫上位機軟件，進(jìn)行操控和顯示 具體更一般的則有基于單片機控制的舵機測試儀、基于嵌入式計算機PC的舵機故障測試儀等。一直沒人多少在做具體的基于LabVIEW方面的舵機測試儀。相對于這里提到的兩種方案來說，基于LabVIEW的舵機測試儀有比較明顯的優(yōu)點。即，它不需要其他更多的硬件設(shè)備和控制軟件。這一方面使得測試更加快捷方便，另一方面也降低了購置更多硬件可能產(chǎn)生的成本。而基于學(xué)校的專業(yè)基礎(chǔ)及實驗室的硬件條件，所以本次畢業(yè)設(shè)計擬設(shè)計一種基于LabVIEW與ELVIS的舵機測試儀