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分位式传动误差测试系统下位机关键技术研究

作　者: 刘会耕
导　师: 彭东林
学　校: 重庆大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 传动误差分位式专用集成电路单片机
分类号: TH132
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要

传动误差TE（Transmission Error）及单端运动的速度、加速度等运动特性MP（Motion Property）的动态精密测量涉及光、机、电，磁和计算机等多门学科的前沿技术，在生产中有着非常重要的意义。“全微机化传动误差检测分析系统”（FMT系统）是以微机为核心，将脉冲信号细分原理与微机应用相结合的新型传动误差分析系统，甩掉了传统仪器的细分、比相等复杂硬件电路，构成无电器箱测试系统。本课题“分位式传动误差测试系统的下位机关键技术研究”是对原有的FMT系统进行进一步的升级研究。软件上，屏弃枯燥的ＤＯＳ界面，使用Windows平台实现实时性很高的实测实显任务；硬件上，将计算机作为上位机，单片机作下位机，连成简单的网络，实现高精度的、具有远程控制能力的一种分布式测试系统。下位机系统由大量的数字电路组成，为了提高系统的稳定性，我们用专用集成电路ASIC代替了分立元件。系统的主要理论特色在于脉冲信号细分的一种新观点和微机实现方法。在研制过程中，同时开发出一种单片智能信号发生器，在调试和自检中发挥很大作用。本文最后给出了实验结果及误差曲线。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 绪论  9-13
  1．1 课题的来源、目的及意义  9-11
  1．2 国内外测试仪器研究现状  11-13
2 传动误差测试理论和数学模型  13-22
  2．1 测试理论与数学模型  13-16
    2．1．1 传动误差的定义  13-15
    2．1．2 运动特性测试理论  15-16
  2．2 位移同步比较原理  16-17
  2．3 分布式传动误差检测分析系统的工作原理  17-22
    2．3．1 系统原理框图  17-18
    2．3．2 方案分析  18
    2．3．3 细分问题  18-22
3 测试系统硬件电路设计  22-45
  3．1 系统电路工作原理  22-24
    3．1．1 传动误差测试  22-23
    3．1．2 单端转速测量  23-24
  3．2 系统电路的可靠性设计  24-26
    3．2．1 总体方案的可靠性设计  24
    3．2．2 器件选择的可靠性设计  24-25
    3．2．3 电路系统的可靠性设计  25-26
  3．3 电路的实现  26-27
  3．4 单片机及其外围电路  27-28
    3．4．1 时钟电路设计  27
    3．4．2 复位电路设计  27-28
  3．5 数据采样模块设计  28-35
    3．5．1 计数器子模块  30-32
    3．5．2 数据锁存子模块  32
    3．5．3 信号同步子模块  32-33
    3．5．3 EPM7128S芯片干扰问题  33
    3．5．4 MAX7000S的器件编程原理与在线编  33-35
  3．6 上、下位机之间的通讯  35-39
    3．6．1 通讯方案的确定  35
    3．6．2 并口所用的资源  35-39
  3．7 单片机系统设计的误区与对策  39-45
    3．7．1 “有了看门狗就不会死机”  40-41
    3．7．2 加电源滤波器能提高EMC性能  41-43
    3．7．3 光偶器件隔离干扰很彻底  43
    3．7．4 IC芯片的封装形式不影响性能  43-45
4 下位机系统软件设计  45-59
  4．1 I/O分配表  45-46
    4．1．1 主单片机MCU1  45-46
    4．1．2 副单片机MCU2  46
  4．2 主单片机程序设计  46-50
    4．2．1 主单片机MCU1的初始化  46-47
    4．2．2 主单片机MCU1测低速端转速程序  47-48
    4．2．3 主单片机MCU1测高速端转速程序  48
    4．2．4 主单片机MCU1测传动误差程序  48-50
    4．2．5 主单片机MCU1和PC机间数据通讯  50
  4．3 副单片机程序设计  50-53
    4．3．1 副单片机的初始化  50
    4．3．2 副单片机测高速端转速程序  50-52
    4．3．3 副单片机测传动误差程序  52-53
    4．3．4 主副单片机之间的并口通信时序图  53
  4．4 程序设计中的关键性问题研究  53-59
    4．4．1 计数器读数问题研究  53-54
    4．4．2 数据存储问题研究  54
    4．4．3 软件抗干扰问题研究  54-59
5 上位机系统软件设计  59-65
  5．1 检测与控制软件简介  59
  5．2 数据采集和通信设计  59-65
    5．2．1 定时问题  59-60
    5．2．2 FIFO的使用  60
    5．2．3 正向传输  60-62
    5．2．2 反向传输  62-65
6 实验结果  65-79
  6．1 电子系统的预防性设计技术  65-68
    6．1．1 重视电路板的布局  65
    6．1．2 用筛选测试法提高元器件和系统的可靠性  65-66
    6．1．3 关于避免元器件过热的设计  66-67
    6．1．4 减少EMI的设计技术  67
    6．1．5 减载运行的方法  67-68
  6．2 电路板的制作  68-73
    6．2．1 PCB的总体布局设计  68-69
    6．2．2 地线设计  69
    6．2．3 电源线设计  69
    6．2．4 配置去耦电容的方法  69-70
    6．2．5 印制板电路的布线  70-71
    6．2．6 传统PCB设计的误区  71-72
    6．2．7 微机自动布线的注意问题  72-73
  6．3 信号发生器的简介  73-76
    6．3．1 单片机系统设计原理  73-75
    6．3．2 软件设计  75-76
    6．3．3 外围电路  76
  6．4 实验结果分析  76-79
结论  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-85
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的学位论文  85

分位式传动误差测试系统下位机关键技术研究

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