【正文】 的青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書26是一個模擬量。如圖 42。FPGA 模塊是 LabVIEW 專門用來生成適用于 FPGA 板卡的模板，只有安裝了 FPGA 板卡的驅(qū)動后，才能使用這一模塊。青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書24圖 311 步進電機驅(qū)動整體連線圖第 4 章 步進電機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計考慮到步進電機的工作特性，其完整的控制系統(tǒng)應(yīng)包括兩個功能：連續(xù)運轉(zhuǎn)和指定角度運轉(zhuǎn)，故程序中應(yīng)有一個 case 結(jié)構(gòu)，用來選擇不同的運行狀態(tài)。4．FPGA 有大量軟核，可以方便進行二次開發(fā)。單片機 IO 口有限，而 FPGA 動輒數(shù)百IO，可以方便連接外設(shè)。其 優(yōu) 勢 在 于 :1．FPGA 運行速度快。 現(xiàn)場可編程門陣列（F PGA）是可編程器件?？?體 來 說 ， PXI 是 以 PCI(Peripheral Component Interconnect)和 Compact PCI為 基 礎(chǔ) 再 加 上 一 些 PXI 特 有 的 信 號 組 合 而 成 的 一 個 架 構(gòu) 。它有 8 個獨立類比輸出，同步更新速率為 1MHz，電壓為177。它提供超越典型數(shù)據(jù)采集硬件功能的多種專項功能，如：多速率采樣和單青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書22通道觸發(fā)。 板卡這里選 PXI7833R 進行分析，其實物圖見圖 310。NI－PGIA 2 放大器技術(shù)以其優(yōu)化的高線性和 18 位快速建立時間的特性，確保了測量的精確度。 板卡這里取 PXI6281 為例進行分析，其實物圖見圖 39。 （3）脫機信號PD：此信號為選用信號，并不是必須要用的，只在一些特殊情況下使用，此端輸入一個5V電平時, 電機處于無力矩狀態(tài)； 此端為高電平或懸空不接時, 此功能無效, 電機可正常運行，此功能若用戶不采用，只需將此端懸空即可。比如說，此信號為高電平時電機為順時針旋轉(zhuǎn)，此信號為低電平時電機則為反方向逆時針旋轉(zhuǎn)。參數(shù)說明：電流調(diào)定值： ， ，每轉(zhuǎn)步數(shù)： 400 （）800 （）1600 （）3200 （）6400 （） 12800 （）輸入脈沖方式： 單脈沖與雙脈沖可選工作電源： AC20V～60V/4A一組配套電機： 57至86系列二相混合式步進電機DL2H090HM步進電機驅(qū)動器的面板圖如圖38所示。根據(jù)所選定的步進電機的各項參數(shù)，選定與之相匹配的驅(qū)動器 DL2H090MH。青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書17圖 37 步進電機的加減速運動曲線從圖 37可以看出，L2 段為恒速運行，L1 段為升頻，L3 段為降頻，按照“失步”的定義， 如果在 L1 及 L3 段上升及下降的控制頻率變化大于步進電機的響應(yīng)頻率變化，步進電機就會失步，失步會導(dǎo)致步進電機停轉(zhuǎn)，經(jīng)常會影響系統(tǒng)的正常工作，因此，在步進電機變速運行中，必須進行正確的加減速控制。一般情況下，系統(tǒng)的極限啟動頻率比較低，而要求的運行速度往往比較高。如果想實現(xiàn)步進電機的反向旋轉(zhuǎn)，只需要按照A—CA—C—BC —B—AB—A順序通電即可，這時電機順時針旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)了對電機的正反轉(zhuǎn)控制。轉(zhuǎn)子沿著這些中間狀態(tài)以微步距轉(zhuǎn)動，電流分了多少個臺階，則轉(zhuǎn)子就可以以同樣的青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書16次數(shù)轉(zhuǎn)過一個步距角，實現(xiàn)了步進電機步距角的細分。圖36 步進電機工作時序波形圖步 進 電 機 的 細 分 技 術(shù) 實 質(zhì) 上 是 一 種 電 子 阻 尼 技 術(shù) ， 其 主 要 目 的 是 減 弱 或 消 除 步進 電 機 的 低 頻 振 動 ， 同 時 也 可 以 提 高 電 機 的 運 轉(zhuǎn) 精 度 。四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。圖 35 四相步進電機控制示意圖開始時，開關(guān) SB 接通電源， SA、S C、S D 斷開，根據(jù)前面的安培定則和右手定則，B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、3 號齒對齊，同時由于定子一個圓周內(nèi)均勻地分布八個齒，而轉(zhuǎn)子一個圓周內(nèi)均勻地分布六個齒，所以轉(zhuǎn)子的 4 號齒就和 C、D 相 繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5 號齒就和 D、A 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。圖 35是四相反應(yīng)式步進電機控制系統(tǒng)示意圖。然后我們又切斷繞組 1 中的電流，按照圖 34D 所示方向給繞組 2 輸送電流，同樣，這時繞組 2 中的電流流向與圖 34B 所示方向相反，同理定子北極就會指向右側(cè)，從而使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果我們按圖 34 所示方向給繞組 1輸送電流，而繞組 2 中沒有電流流過，那么在磁場的作用下，電機轉(zhuǎn)子的南極就會自然地按圖 34 所示，指向定子磁場的北極，這樣就實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)動控制的一個狀態(tài)。如果線圈中電流的流向如圖 34 所示，那么我們從電機頂部向下看齒槽的頂部，則電流在繞兩個齒槽按逆時針流向流動。電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，步進電機的共振區(qū)一般在 50 轉(zhuǎn)/分至 80 轉(zhuǎn)/分之間或在 180 轉(zhuǎn)/分左右，電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。力矩與頻率關(guān)系如圖 3青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書122。失調(diào)角是指轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。用百分比表示：誤差/步距角*100%。m 的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為 2N 保持轉(zhuǎn)矩是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。表示半步工作時為 176。如果使用細分驅(qū)動器，則“相數(shù)”將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。/176。 相數(shù)是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。 反應(yīng)式（VR）。步進電機在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的運用，基本上只要需要把某件物體從一個位置移動到另一個位置，步進電機都能派上用場。步進電機是一種感應(yīng)電機，它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)才可以使用。單位時間內(nèi)加的脈沖數(shù)越多，步進電機旋轉(zhuǎn)的角度也就越大。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。速度的控制主要是通過改變輸出時鐘脈沖的時間間隔，升速時，輸出密集的脈沖，要減速時，則輸出較稀疏的脈沖即可。利用CPU實現(xiàn)對步進電機的控制，其實現(xiàn)途徑有兩種，一種是利用CPU直接產(chǎn)生步進脈沖；另一種方法是用其他的輔助電路或?qū)Ｓ每刂菩酒a(chǎn)生步進脈沖，由CPU給出步進電機所需的啟動信號。6. 能與各種現(xiàn)有的儀器驅(qū)動器配合以滿足用戶需要。2. 采用面向?qū)ο蟮姆椒ê透拍?，便于軟件的開發(fā)和再利用。近年來，基于PC機和工作站基礎(chǔ)上的圖形接口標準和計算機能力的提高，促進了圖形開發(fā)軟件包和圖形開發(fā)環(huán)境的迅速普及，圖形開發(fā)方青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書8式為每一個虛擬儀器提供了可重用的代碼模塊，并允許用戶從其它代碼模塊中分級調(diào)用。根據(jù)微軟及其他計算機軟件工程專家的觀點，在當(dāng)今這個信息時代，提高軟件編積效率的關(guān)鍵是采用面向?qū)ο蟮木幊谭绞?。為計算機配置的電子儀器硬件模塊是各種傳感器、信號調(diào)理器、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)等。虛擬儀器開放、靈活，可與計算機同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。在通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完成儀器的功能。由于傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，其上布置著種類繁多的顯示與操作元件，易于導(dǎo)致許多識別與操作錯誤。LabVIEW 軟件設(shè)計的程序包括前面板和框圖程序兩部分，前面板為儀器的界面，而框圖程序則實現(xiàn)了儀器的內(nèi)部設(shè)計，是程序的真正“內(nèi)核”。MASM是微軟公司開發(fā)的匯編開發(fā)環(huán)境，擁有可視化的開發(fā)界面。設(shè)計出步進電機控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 21。對比以上各種方案，傳統(tǒng)的步進電機控制系統(tǒng)用 PLC 或單片機來控制步進電機，青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書6不僅電路復(fù)雜，硬件連接后不易調(diào)整、靈活性差，不能實時地滿足用戶對控制系統(tǒng)的要求。采用軟件來產(chǎn)生控制步進電機的環(huán)型脈沖信號，并用PLC中的定時器來產(chǎn)生速度脈沖信號，這樣就可以省掉專用的步進電機驅(qū)動器，降低硬件成本。PLC控制的步進電機可以采用軟件環(huán)形分配器，也可采用硬件環(huán)形分配器。步進電機控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成。環(huán)形分配器其功能由單片機系統(tǒng)實現(xiàn)，采用軟件編程的辦法實現(xiàn)脈沖的分配因。⑵ 基于單片機控制：采用單片機來控制步進電機，實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。開環(huán)時，其平穩(wěn)性好，成本低，設(shè)計簡單，但未能實現(xiàn)高精度細分。由于脈沖控制信號的驅(qū)動能力一般都很弱，因此必須有功率放大驅(qū)動電路。步進電機必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用，能夠快速起動、停止以及頻繁的定位動作，精度比較高且不積累誤差，能在較高的溫度環(huán)境下正常工作，也能在低速時正常運轉(zhuǎn)。再對程序進一步完善，增加一些特定功能，如：使步進電機轉(zhuǎn)動指定角度，步進電機啟動和停止時的加減速控制等。并且，軟件定時功能的穩(wěn)定性遠不如硬件，因為軟件定時通常是根據(jù) CPU 本身的主頻來實現(xiàn)的，而每條指令需要的時間并不嚴格相等。因此，LabVIEW是一個面向最終用戶的工具。使用這種語言編程時，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。本文采用LabVIEW軟件 對 步 進 電 機 進 行 控 制 。步進電機也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機同步系統(tǒng)的驅(qū)動電動機。它最大的應(yīng)用是在數(shù)控機床的制造中，由于步進電機不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，被認為是理想的數(shù)控機床執(zhí)行元件。步進電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，正是這個特點，步進電機可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈沖信號的控制。步進電機以其獨特的特點可以在無速度傳感器和無位置傳感器系統(tǒng)中實現(xiàn)精確的開環(huán)狀態(tài)定位或同步運行。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的執(zhí)行元件。 pleting the program of generating the frequency adjustable pulse signal and Boolean signal Through the LabVIEW, downloading to PXI7833R after piling so as to realize the stepping motor control pulse and direction signal generation。本文將虛擬儀器與 FPGA 技術(shù)應(yīng)用于步進電機的速度控制和轉(zhuǎn)動方向控制，對拓寬步進電機的應(yīng)用領(lǐng)域具有積極的意義。步進電機突出的優(yōu)點是它可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)，通過改變脈沖頻率來實現(xiàn)調(diào)速，快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等，并且由其組成的開環(huán)系統(tǒng)既簡單、廉價，又非?？煽浚瑥V泛地應(yīng)用在各種計算機控制的自動系統(tǒng)中。英文文獻翻譯03月 22日03 月 28日 設(shè)計方案初步分析、比較，確定總體設(shè)計方案03月 29日04 月 18日 完成相關(guān)硬件設(shè)計04月 19日06 月 08日 熟悉編程方法，完成軟件設(shè)計06月 09日06 月 15日 文件資料整理，說明書撰寫，上交論文教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師: 年 月 日指 定 論 文 評 閱 人 評 語 評閱人: 年 月 日答 辯 委 員 會 評 語指導(dǎo)教師給定成績(30%)評閱人給定成績(30%)答辯成績（40%） 總 評答辯委員會主席簽字評定成績青島理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書I摘要步進電機作為執(zhí)行機構(gòu)，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一。最后，完成了程序的調(diào)試，驗證該步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計的可行性。 studing the PXI7833R target prehensively and how to programe on the FPGA target through LabVIEW。而加工中主要是采用步進電機作為伺服控制系統(tǒng)的。每輸入一個脈沖，步進電機就移動一步，所以稱為步進電動機。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進電機的旋轉(zhuǎn)同時與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)。步進電機廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域。比如步進電動機用作數(shù)控銑床進給伺服機構(gòu)的驅(qū)動電動機，在這個應(yīng)用中，步進電動機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。因此，傳統(tǒng)的步進電機系統(tǒng)具有很大的局限性。開發(fā)環(huán)境類似于 C 語言的開發(fā)環(huán)境。LabVIEW 也有傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具，如設(shè)置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序（子 VI）的結(jié)果、單步執(zhí)行等等，便于程序的調(diào)試。但是，單純的使用 LabVIEW 和采集卡，會造成 PC 的 CPU 利用率降低，因為若用 CPU 進行計時或計數(shù)， C