【正文】 基于LabVIEW與ELVIS的舵機(jī)測(cè)試儀設(shè)計(jì)32摘 要本論文根據(jù)設(shè)計(jì)要求提出了基于LabVIEW與ELVIS的舵機(jī)測(cè)試儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案以基于LabVIEW軟件平臺(tái)的上下位機(jī)系統(tǒng)為主，以基于ELVIS的硬件平臺(tái)為輔。本論文一方面介紹了包括舵機(jī)結(jié)構(gòu)、信號(hào)特點(diǎn)和控制原理在內(nèi)的舵機(jī)基本知識(shí)，另一方面簡(jiǎn)述了建立在ELVIS之上的虛擬儀器使用和控制的一般知識(shí)。數(shù)據(jù)采集卡的硬件和使用得到了比較詳細(xì)的說明。基于上面兩點(diǎn)，本論文通過數(shù)據(jù)采集卡提供信號(hào)輸入實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)PWM信號(hào)的波形顯示，電位器電路的搭建實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)角度控制，光電傳感器電路實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)速度顯示，同時(shí)通過扭矩傳感器電路實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)轉(zhuǎn)矩大小的測(cè)試。關(guān)鍵詞：舵機(jī)測(cè)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(jī)測(cè)試儀設(shè)計(jì)分析 3 舵機(jī)的基本知識(shí) 3 舵機(jī)的結(jié)構(gòu) 3 舵機(jī)的規(guī)格和選型 4 舵機(jī)及其控制原理 5 ELVIS的基本知識(shí) 6 ELVIS的硬件結(jié)構(gòu) 6 ELVIS平臺(tái)工作站及原型實(shí)驗(yàn)板 7 配置ELVIS的軟件及配置 9 DAQ硬件 102 舵機(jī)測(cè)試儀系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 12 數(shù)據(jù)采集卡NIDAQ 14 舵機(jī)PWM信號(hào)的波形顯示 20 舵機(jī)角度控制與檢測(cè) 21 舵機(jī)速度顯示 24 舵機(jī)轉(zhuǎn)矩大小檢測(cè) 28結(jié) 論 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32引 言根據(jù)現(xiàn)今計(jì)算機(jī)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(cè)試技術(shù)理論、測(cè)試方法不斷得被應(yīng)用于實(shí)際工作中。各種新的測(cè)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(jì)想法的更新變化而不斷發(fā)展進(jìn)步。特別是以計(jì)算機(jī)為核心的設(shè)計(jì)思路同儀器系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)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(jī)在小型機(jī)器人、微機(jī)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(jī)構(gòu)。但是由于舵機(jī)PWM控制信號(hào)的特殊性，不能像普通直流電機(jī)一樣方便地測(cè)試，控制器的輸出信號(hào)也不便觀察和測(cè)量。因此當(dāng)舵機(jī)的使用越來越廣泛時(shí)，需要一種專門的測(cè)試儀來測(cè)試舵機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。由于舵機(jī)在控制中的作用越來越大，對(duì)舵機(jī)的性能和參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試變得越來越重要，傳統(tǒng)上使用的測(cè)試手段一般來說所需儀器繁多并且相對(duì)復(fù)雜。而使用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)造的測(cè)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(shí)際測(cè)試分析所需要的要求。虛擬儀器( VI, virtual instruments)是近幾十年的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)高速發(fā)展而產(chǎn)生出的一項(xiàng)重要的革命性技術(shù)，它的核心就是用軟件來模擬實(shí)現(xiàn)硬件的功能?；趫D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(tái)它擁有相當(dāng)強(qiáng)大的功能，同時(shí)它也是目前測(cè)試領(lǐng)域發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、功能最強(qiáng)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(jì)的基于LabVIEW和ELVIS的舵機(jī)測(cè)試儀系統(tǒng)就是通過LabVIEW的虛擬儀器實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)的操作。該測(cè)試系統(tǒng)操作面板的優(yōu)點(diǎn)主要有：界面友好，功能完善、高可靠性、很強(qiáng)的可維護(hù)性等。同時(shí)基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的處理及計(jì)算能力使用軟件來模擬實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)試儀器硬件的部分功能, 在相同的硬件操作平臺(tái)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(cè)試系統(tǒng)。這種模擬系統(tǒng)可以依據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)儀器的界面定制, 并在相同硬件平臺(tái)上通過使用不同軟件來模擬實(shí)現(xiàn)不同的儀器功能, 實(shí)現(xiàn)硬件的參數(shù)測(cè)試, 大大地提高了測(cè)試系統(tǒng)的功能和靈活性, 同時(shí)也降低了測(cè)試成本和復(fù)雜程度。基于學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)室的硬件條件，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)擬設(shè)計(jì)一種基于LabVIEW與ELVIS的舵機(jī)測(cè)試儀。主要內(nèi)容為：1）LabVIEW上位操作界面的設(shè)計(jì)，包括用戶顯示面板及程序代碼的設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括舵機(jī)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(hào)的波形顯示等功能。2）基于ELVIS的硬件平臺(tái)的搭建，主要包括轉(zhuǎn)矩傳感器電路、角度測(cè)試傳感器電路、舵機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)及搭建。課題分析而現(xiàn)在國內(nèi)比較普遍的舵機(jī)測(cè)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(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并用AD采樣檢測(cè)舵機(jī)消耗電流（判斷舵機(jī)是否在轉(zhuǎn)動(dòng)）2）基于CDC串口編寫上位機(jī)軟件，進(jìn)行操控和顯示 具體更一般的則有基于單片機(jī)控制的舵機(jī)測(cè)試儀、基于嵌入式計(jì)算機(jī)PC的舵機(jī)故障測(cè)試儀等。一直沒人多少在做具體的基于LabVIEW方面的舵機(jī)測(cè)試儀。相對(duì)于這里提到的兩種方案來說，基于LabVIEW的舵機(jī)測(cè)試儀有比較明顯的優(yōu)點(diǎn)。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(cè)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(shí)驗(yàn)室的硬件條件，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)擬設(shè)計(jì)一種基于LabVIEW與ELVIS的舵機(jī)測(cè)試儀