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动态展会沙盘的设计与研制

作　者: 段德强
导　师: 张华书
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械工程
关键词: 动态沙盘控制电路 MCU 步进电机细分驱动
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

随着科技与市场经济的发展,科技馆与展览馆项目越来越多。作为科技馆与展览馆的重要组成部分,展会沙盘受到的关注日益增多,不少院校、研究所对其做了大量的研究与开发。传统的展会沙盘没有动态的效果,只是静态的展示单一实物模型,本项目动态展会沙盘另辟蹊径,使各像素点能动态的升降展示多种图案图像。动态展会沙盘也是未来沙盘的发展方向与趋势。本文研究动态展会沙盘的软件及硬件系统,主要包括各像素点升降传动机构的设计,基于微控制器(MCU)的像素点升降运动精确控制系统及上位机对像素点阵的协调控制系统。在具体的试验中,通过对齿轮齿条机构、丝杠螺母机构,带轮同步带机构的比对,选择合适的机械传动。同时,硬件电路设计方面,设计研制不同的驱动电路板,主要包括L297/L298驱动方案、THB6064、THB7128驱动方案。最后决定采用THB7128作为步进电机的驱动芯片,其集成的细分驱动技术很好的改进了步进电机的运动平稳性,在一定程度上提高了步进电机的输出转矩。主要过程是:步进电机带动同步带轮,通过带轮、同步带机构驱动像素点升降运动。微控制器(MCU)发出的脉冲,经过驱动芯片THB7128的脉冲分配与功率放大,精确的控制步进电机的运动。本项目动态展会沙盘的样机共有15×21个像素点,所以配备了15×21套控制板与驱动板。上位机控制系统基于VC++开发。首先把预先设定的图形图案读入上位机,在VC++环境下,调用命令对图形图案进行处理,读出每个像素点的灰度值,然后经过数据处理发给下位机,协调下位机的整体运动,从而使动态展会沙盘形成预定的图形图案。在项目组的共同努力下,动态展会沙盘样机成功研制。为以后动态展会沙盘的市场化奠定了基础。也为以后重点攻关指明了方向,尤其是沙盘表面专用薄膜材料的研究刻不容缓。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 本课题研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外动态数字沙盘的研究现状  9-10
  1.3 主要研究内容  10-11
2 机构设计方案  11-24
  2.1 带轮—同步带机构  11-16
  2.2 丝杠螺母机构  16-18
  2.3 齿轮—齿条机构  18-20
  2.4 综合分析与改进方案  20-23
  2.5 本章小结  23-24
3 动态展会沙盘控制系统硬件设计  24-46
  3.1 步进电机驱动像素点升降运动的原理  24-26
  3.2 像素点升降运动控制电路的设计  26-36
  3.3 像素点升降运动的三种驱动电路方案  36-44
  3.4 本章小结  44-46
4 上位机控制系统的开发  46-58
  4.1 微控制器的多机通信  46-50
  4.2 下位机的程序调试  50-52
  4.3 基于VC++的上位机控制系统的开发  52-56
  4.4 本章小结  56-58
5 全文总结与后续工作  58-60
  5.1 全文总结  58
  5.2 后续工作  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录一下位机调试程序  64-68
附录二上位机控制系统调试程序  68-69

动态展会沙盘的设计与研制

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