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正文內(nèi)容

基于虛擬儀器的電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

2025-07-21 02:38 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 。它不僅能實現(xiàn)串通一氣的測量功能,也能實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器不能實現(xiàn)或者很難實現(xiàn)的一些數(shù)據(jù)處理功能,如FFT分析、小波分析、數(shù)字濾波、回歸分析、統(tǒng)計分析等。通過不同軟件模塊的組合,還可以實現(xiàn)多種自動測試功能。一臺性能優(yōu)良的虛擬儀器不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的大部分功能,而且在許多方面有傳統(tǒng)儀器無法比擬的優(yōu)點,如使用靈活方便、功能豐富、價格低廉、可以一機多用、可重復(fù)開發(fā)等。虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比,有以下6個特點:(1)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。而虛擬儀器可以通過在幾個分面板上的操作來實現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。同時,虛擬儀器面板上的學(xué)生研究和操作元件的種類不受“標準件”和“加工工藝”限制,它們是由 編程來實現(xiàn)的,設(shè)計者可以根據(jù)用戶的認識要求和操作要求設(shè)計儀器面板。(2)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。(3)儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的,而不是事先由廠家定義好的。(4)儀器的改進和功能擴展只需要更新相關(guān)軟件設(shè)計,而不需要購買新的儀器。(5)研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。(6)虛擬儀器開放、靈活,可與計算機同步發(fā)展,與網(wǎng)絡(luò)及其它周邊設(shè)備互聯(lián)。 LabVIEW概述 編程語言的介紹LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱,是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境,得到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍認可和好評。它可以把復(fù)雜、繁瑣、費時的語言編程簡化為用菜單或圖標提示的方法選擇功能(圖形),用仙臺哦將各種功能(圖形)連接起來的簡答圖形編程方式,為沒有編程經(jīng)驗的用戶進行編程、差錯、調(diào)試提供了簡單方便、完整的環(huán)境和工具,尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用。LabVIEW是一種虛擬儀器開發(fā)平臺軟件,能夠以其直觀簡便的編程方式、眾多的源代碼級的設(shè)備驅(qū)動程序、多種多樣的分析和表達功能支持,為用戶便捷地構(gòu)筑自己在實際工程中所需要的以其系統(tǒng)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。而且LabVIEW與其它計算機語言相比,有一個特別重要的不同點:其它計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼行,而LabVIEW采用圖形化編程語言——G語言,產(chǎn)生的程序是框圖的形式,易學(xué)易用,特別適合硬件工程師、實驗室技術(shù)人員、生產(chǎn)線工藝技術(shù)人員的學(xué)習和使用,可在很短的時間內(nèi)掌握并應(yīng)用到實踐中區(qū)。特別是對于熟悉儀器結(jié)構(gòu)和硬件電路的硬件工程師、現(xiàn)場工程技術(shù)人員以及測試技術(shù)人員們學(xué)習LabVIEW駕輕就熟,在很短的時間內(nèi)就能夠?qū)W會 并應(yīng)用LabVIEW,也不必去記憶那眼花繚亂的文本式程序代碼。LabVIEW的功能十分強大。像C或C++等其它計算機高級語言一樣,LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng),具有各種格言、功能強大的函數(shù)庫,包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲,甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡(luò)功能。LabVIEW也有完善的仿真、調(diào)試工具,如設(shè)置斷點、單步執(zhí)行等。LabVIEW的動態(tài)連續(xù)跟蹤方式,可以連續(xù)、動態(tài)地觀察程序中的數(shù)據(jù)及其變化情況,比其它語言的開發(fā)環(huán)境更方便、更有效。 LabVIEW編程基礎(chǔ)所有的LabVIEW程序(即虛擬儀器VI)都是由前面板和框圖構(gòu)成的。下面通過一個簡單的加減法程序的實現(xiàn)來說明。前面板(Front Panel)在LabVIEW中,前面板是虛擬儀器VI的圖形用戶界面,其中包含著旋鈕、按鈕、圖表等控件(Control)、指示器(Indictor),用來接收用戶的輸入以及顯示程序的輸出。各種控件、指示器是LabVIEW與用戶的接口,它們的外觀和實際儀器對應(yīng)元件的外觀幾乎一樣,因此,計算機屏幕所顯示的就像一臺實際儀器的前面板。(1) 框圖(Block Diagram)框圖與圖元(Icons)儀器包含著虛擬儀器圖形方式的源代碼。在框圖中,可以使用G語言對前面板中所創(chuàng)建的各種輸入、輸出的功能進行編碼??驁D中可以包括LabVIEW內(nèi)部的虛擬儀器庫函數(shù)(Function)、結(jié)構(gòu)(Structure),還可以包括與前面板的控件、指示器有關(guān)的接線端子。(2)選項板(Palette)選項板提供了創(chuàng)建、編輯用戶VI的前面板、框圖時所需要的一些選項LabVIEW中有以下三個選項板。 工具選項板工具選項板既可以用在前面板設(shè)計時,也可以用在框圖設(shè)計時,它包括了創(chuàng)建、編輯、調(diào)試前面板及框圖對象的一些工具控件選項板該選項板用在前面板設(shè)計時,其中包括了創(chuàng)建用戶界面時所需要的各種控件、指示器函數(shù)選項板函數(shù)選項板用于框圖設(shè)計時,其中包括了對VI進行編程時可使用的一些標準模塊,如算術(shù)運算、文件IO、儀器IO數(shù)據(jù)采集等模塊數(shù)據(jù)流圖(Dataflow)用LabVIEW創(chuàng)建的VI是按一定的數(shù)據(jù)流動模型來執(zhí)行的。框圖一般有VI、結(jié)構(gòu)、前面板上的接線端子等節(jié)點(Node)組成,這些節(jié)點通過“導(dǎo)線(Wire)”連接起來。由此連接關(guān)系決定了程序執(zhí)行過程的數(shù)據(jù)流動。當一個節(jié)點的功能被執(zhí)行完后,其所有的輸出都將被移動到數(shù)據(jù)流圖路徑的下一個節(jié)點上。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機外圍電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計采用ATMEL公司的8位51單片機AT89S52,設(shè)計的最小系統(tǒng)如圖 其功能主要有供給單片機時鐘源、復(fù)位電路。時鐘電路采用外部晶體振蕩器,外加兩個協(xié)調(diào)電容。本設(shè)計一方面基于串口通信,為了保持串口通信的正確性,采用12MHz頻率的晶振,能更好的匹配串口發(fā)送速率,保持數(shù)據(jù)的正確性;另一方面,采用12MHz頻率的晶振也能達到比較精確的軟件定時。復(fù)位電路是由上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩部分組成。上電復(fù)位原理為單片機上電后,電容充電,充電期間,給RST引腳高電平,引發(fā)單片機復(fù)位,充電完成后,RST接低電平,單片機正常工作。按鍵復(fù)位原理為按下按鍵后,按鍵和電容構(gòu)成回路,進行電容放電。放電期間,RST接高電平,引發(fā)單片機復(fù)位。松開按鍵后,電容放電完成,RST接低電平,單片機正常運行。 單片機外圍電路設(shè)計前文中已經(jīng)給出了系統(tǒng)下位機功能實現(xiàn)的設(shè)計方案。AT89S52單片機通過P3端口引腳的第二功能來實現(xiàn)其與上位機的串口通信和接收反饋速度信號的作用。根據(jù)P3口的第二功能, RXD(串行輸入口)(串行輸出口)來完成與PC機的串口通信;(外部中斷1)來接收測速電路反饋的速度信號。另外,AT89S52有32位I/O口線,其中P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。當P0口作為普通輸出端口用的時
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