【正文】 應用 軟件是 虛擬儀器的 核心部分， 虛擬儀器 功能的強弱好壞很大程度上取決于控制程序。 本設計方案的步進電機控制系統也是虛擬儀器系統的一種。 PXI總線結構形式與 VXI基本相同，區(qū)別在于總線不同和價格更容易接受。如下圖所示。 它有 8個獨立類比輸出，同步更新速率為 1MHz，電壓為 177。 PXI 結合了PCI 的電氣總線特性與 Compact PCI的堅固性、模塊化及 Euro card 機械封裝的特性發(fā)展成適合于試驗、測量與數據采集場合應用的機械、電氣和軟件規(guī)范。步進電機連接在進氣管總管處，負責控制流入到發(fā)動機缸體內燃氣的量，主要受曲軸轉速和進氣管壓力的影響。 圖 采集值為 5的操作流程 步進狀態(tài)子 VI 的前面板如下 ： 采集值、采集值 正轉采集和反轉采集分別由前面輸入， 采集值 是當前的步進狀態(tài)值， 采集值 2 是上 一次的步進狀態(tài)值，正 反 轉采集 分別是上 一次的正反轉采集值 。 當反轉采集大于等于 250 且正轉采集大于等于 51 時，上電正轉步數和上電反轉步數 不變，直接輸出； 運行反轉步數等于反轉采集減去上電反轉步數，運行正轉步數等于正轉采集減去上電正轉步數， 總的步數等于上電正轉步數加上運行正轉步數減去運行反轉步數。同時我也會懷著一顆感恩的心，關心幫助我身邊的每一個人，回報他人，回報社會。 26 圖 采集值為 9和 10的程序框圖 注意，前面之所以用那些值去和采集值 2 作比較，看它們是否相等，是因為在它們各自的狀態(tài)下，用于和采集值 2作比較看是否相等的值是其正轉或反轉的上 一個 狀態(tài)值，只要 滿足條件 則可以推斷出正反轉狀態(tài)。具體的工作由兩個子 VI 完成 （后面會有相應介紹） ，程序 1毫秒運行一次， 只有數據通道采集 數據進行 讀操作 出錯 時 或點擊程序終止按鈕時才停止程 序 ， while 循環(huán)外面的 DAQmx 函數是對任務進行清除，如果出現錯誤，則 顯示含有警告和 需要 確定按鈕的對話框 。 在虛擬儀器系統中 更是如此，系統功能運行的好壞很大程度上取決于軟件編程的好壞。 開啟可編程上電狀態(tài)，能在軟件中配置初始輸出狀態(tài)，確保與工業(yè)激勵器 (發(fā)動機、繼電器 等 )接通時操作的安全和無故障。 系統的顯示是通過 PXI6514 數字 I/O 卡 對 加給步進電機的 脈沖信號進行采集，再通過 PXI總線傳輸，最終 通過軟件控制，以采集的數據為依據，實現對步進電機狀態(tài)、正反轉和步數的顯示。如果是其它 公司生產 的 I／ O卡 ，雖然它們 可以用 LabVIEW 的 Port In和 Port Out功能驅動，但這種驅動方 法應用 比較 簡單，無法實現較復雜的接口功能 。同時，這種方式受 PC機機箱和總線限制，且存在電源功率不足、機箱內部的噪聲電平較高、插槽數目不多、機箱內無屏蔽等缺點。 軟件具有 即插即用的開發(fā)方式 ，有 自帶的硬件 I／ O函數庫 、 靈活的數據通信接口 和 集成化的 I／ O通信 開 發(fā)工具 。這使之成為目前臺式計算機的事實 I／ 0總線標準。 二 、信號分配 我們可以通過環(huán)形分配器將信號處理成我們想要的信號。 步進電機的 正反轉控制 顯得比較簡單，只需將步進電機的通電順序顛倒即可。 如下圖所示， 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。因而，混合式步進電機具有反應式步進電機和永磁式步進電機 的雙重優(yōu)點。即麥克斯韋原理，電流在磁場中會受到力的作用，符合左手定則。 LabVIEW 的函數庫包括數據采集、 GPIB、串口控制、數據分析、數據顯示及數據存儲 ，等等。 在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，因此廣泛應用于機械、電子等精密控制 。這種用 LabVIEW設計的系統具有控制靈活、人機交互性強、界面友好、操作方便等特點。因此，傳統的步進電機系統 具有很大的局限性 ，已經不能滿足時代發(fā)展的需求。 單位時間內加的脈沖數越多，步進電機 旋轉的角度也 就越 大 。但轉子要制成 NS相間的多對磁極較為困難，而且定子的極數也必須 相應 增加，線圈數也相應增加，這將受到定子空間的限制 ，比較困難 。 6 接著，我們再將繞組 2 的電流切斷，按照圖 的方向給繞組 1 輸送電流，注意：這時繞組 1 中的電流流向與圖 所示方向相反。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精 度 。 步距角 θ=360 度 /（轉子齒數 J*運行拍數） 注意，齒數通常是相數的兩倍。其中 I/ 0 接口 加接口設備主要完成被測輸入信號的采集、放大、模 /數轉換。 程序前面板是應用程序界面，也就是 VI的虛擬儀器面板，前面板上主要有用戶輸入和顯示輸出兩類對象，具體表現有開關、旋鈕、圖形以及其他控制元件和顯示元件，用來完成用鼠標、鍵盤向程序輸入數據或從計算機顯示器上觀察結果。 計算機硬件平臺虛擬儀器的硬件平臺可以是各種類型的計算機，如臺式計算機、便攜式計算機、工作站、嵌入式計算機等。下面來介紹一下數據采集系統。利用 CPU實現對步進電機的控制，其實現途徑有兩種，一種是利用 CPU直接產生步進脈沖；另一種方法是用其他的輔助電路或專用控制芯片產生步進脈沖，由 CPU給出步進電機所需的啟動 信號。 除了模擬輸出，該模塊還有 8 條數字 I/O 線和 2 個 24 位計數器 /定時器。 PXI繼承了 PCI的電氣信號，使得 PXI擁有如 PCI bus的極高傳輸數據的能力，因此能夠有高達 132Mbyte/s 到 528Mbyte/s 的傳輸性能，在軟件上是完全兼容的。中間 兩個圓形的圖標 為電機正反轉的顯示。 當 采集值 2 不等于 9 時，即第二層的邏輯判斷為假，則運行假的程序，進入第三層條件 結構，依然對采集值 2 進行判斷，當采集值 2 等于 6 時 （因為 6是狀態(tài)值為 5 的正轉的上 一個狀態(tài)值） ， 那么 第三層條件 結構的判斷值為真，運行真的程序， 這時反轉采集值直接送入之后的移位寄存器反轉采集 2，正轉采集值加 1后存入之后的移位寄存器正轉采集 2，同時正轉狀態(tài)為 T， 電機正轉運行 。第三章中介紹了系統的硬件結構，第四章中是軟件介紹，具體講述了算法是如何實現的。 30 致 謝 在 畢業(yè) 論文完成之際，我真心 地 感謝 曾經 在學習和生活 中 給予 我關懷和幫助的人。 圖 采集值為 6的程序框圖 25 如上圖所示，當采集值為 6 時，進入總條件 結構為 6的 操作 ，再對采集值 2進行判斷，當采集值 2 等于 5時，第二層條件 結構邏輯判斷值為 1，運行邏輯真的程序，正轉采集值 不變 直接送入之后的移位寄存器正轉采集 2，反轉采集值加1 存入之后的移位寄存器反轉采集 2，同時反轉狀態(tài)為 T， 電機反轉運行 。右邊的方框則完成系統的 顯示。 三、步進電機的選擇 圖 步進電機的內部結構 和接線圖 系統 中的步進電機選用的是 實驗室 中 由中國汽車研究所提供的 58xECU 中所帶的步進電機 模塊 。 NI PXI6723 適用于激勵 響應、信號仿真、波形發(fā)生和激勵器仿真等應用。此方法是使微處理器與驅動部分直接相連，步進脈沖的產生與分配由 CPU 直接 控制。 數據采集卡由多路開關、放大器、采樣／保持器、 A／ D轉換器組成．圖 集的結構 。計算機在顯示、存儲能力、處理性能、網絡、總線標準等方面的發(fā)展， 促進 了虛擬儀器系統的快速發(fā)展 。在流程圖中對 VI進行編程，來控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出等各種功能 .流程圖中包括前面板上的對象的連線端子，還有一些前面板上沒有，但編程必不可少的東西，例如函數、結構和連線等。 隨著虛擬儀器技術的發(fā)展，總線標準也有了很大的變動，從早期的 GPIB總線，PCI總線標準串口，到現在的 VXI， PXI， IEEl394。 這個步距角可以稱之為 ‘ 電機固有步距角 ’ ，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅動器有關。 通常情況下，步距角的大小只有兩種，整步和半步，可達到的細分數很有限。 然后我們又切斷繞組 1 中的電流，按照圖 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 所示方向相反 ，同理 定子 北極 就 會指向右側，從而使得轉子旋轉 。同時，其起動和運行頻率較低，斷電時有定位力矩，消耗功率小。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累 積誤差等 優(yōu) 點。LabVIEW（ Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件 。 【關鍵詞】 步進電機 ， LabVIEW， PXI總線 II ABSTRACT The stepper motor are more and more widely used in many fields as the electrical machines widely used in industry, agriculture and other fields. The stepper motor is an electromechanical device that converts electrical pulses signal into discrete step angle. Because of the advantage of precision and noncumulative error pared with the other styles. It can regulate rate, quickly risestop, positive reverse controlling and brake etc by changing the wide frequency of pulse, and so on. The stepper motor must to be connected to a special equipment— stepper motor driver that it can be working properly. And it can not be connected to . A software program is adopted to realize precision motion control of stepper motor taking a digital I／ O card as the hardware base of stepper motor control． The key of this control method is the software program, which decides whether the control can be realized This design is controlled by Person Computer. Connect to stepper motor with PXI bus. The operating