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工业大行程测距系统的设计

作　者: 梁晔
导　师: 田红芳；李宏周
学　校: 北方工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 激光测距嵌入式上位机下位机精度
分类号: TH761.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

本文对流体缸行程检测技术分类和概况作了比较全面的介绍,着重阐述当前国内外液压缸行程检测技术研究现状和发展趋势。在大行程工业控制系统中,监测系统需要较高的实时性和精度。目前的监测系统中多采用电位器式传感器、霍尔开关—编码电路等进行位移测量。但是这几种方法在实时性和精度方面各有优缺点。本论文设计了一种适用于多种工业环境下的新型大行程激光测距系统。首先介绍了基于激光测距传感器的大行程激光测距系统的设计原理。系统主要由控制系统、激光测距传感器、反射板组成。控制系统采用上下位机结构,上位机是PC机,使用VB界面实现上下位机串行通讯。下位机采用ATMEL公司的8位单片机ATMEGA128,并植入嵌入式操作系统Salvo,对多任务进行合理分配和内存优化,实现以激光测距传感器作为行程检测设备,采集位移数据并显示；实现上下位机通讯；温度检测；参数设置等。在设计过程中,给出了系统的硬件设计原理及程序设计方法,并通过实验验证了该系统的实用性。本论文重点说明新型激光测距仪的工作原理、控制系统的软、硬件设计和优势,并仿真实际情况,针对系统测量精度利用样机做了初步试验。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
1 绪论  8-13
  1.1 流体缸行程检测技术的国内外研究现状  8-11
    1.1.1 流体缸行程检测装置分类  8-9
    1.1.2 流体缸行程检测技术研究现状  9
    1.1.3 流体缸行程检测技术发展趋势  9-11
  1.2 课题背景及意义  11-12
  1.3 课题研究内容  12-13
2 工业大行程测距原理分析及方案选择  13-22
  2.1 常用位移测距方法介绍  13-15
  2.2 激光测距原理  15-19
    2.2.1 脉冲式激光测距原理  16-17
    2.2.2 相位式激光测距原理  17-19
  2.3 激光测距的关键技术分析  19-21
    2.3.1 材料表面反射系数对激光传感器的影响  19
    2.3.2 技术优势  19-20
    2.3.3 激光产品危险等级划分  20-21
  2.4 激光测距方案选择  21-22
3 工业大行程测距系统总体设计  22-24
  3.1 系统组成和工作原理  22
  3.2 激光传感器的选择  22-23
  3.3 下位机MCU选型与功能  23-24
4 下位机硬件设计  24-36
  4.1 电源设计  25-27
    4.1.1 12V电源设计  26
    4.1.2 5V电源设计  26-27
  4.2 ATMEGA128外围电路设计  27-31
    4.2.1 温度监测电路  28
    4.2.2 串口模块  28-29
    4.2.3 按键和液晶显示模块  29-31
  4.3 A/D转换设计  31-33
  4.4 印制电路板设计  33-34
    4.4.1 地线设计  33-34
    4.4.2 电磁兼容性设计  34
    4.4.3 去耦电容配置  34
    4.4.4 印制电路板的尺寸与器件布置  34
  4.5 抗干扰设计  34-36
5 下位机软件设计  36-47
  5.1 Salvo嵌入式操作系统概述  36-37
    5.1.1 Salvo操作系统基本特性  36-37
    5.1.2 配置Salvo应用程序  37
  5.2 下位机软件实现  37-47
    5.2.1 Salvo编译配置  38
    5.2.2 任务分配  38
    5.2.3 事件设置  38-39
    5.2.4 系统节拍  39-40
    5.2.5 工作流程  40-42
    5.2.6 温度测量子程序设计  42-46
    5.2.7 EEPROM数据存储  46-47
6 上位机软件设计  47-51
7 测距系统实验验证  51-53
  7.1 实验设计  51-52
  7.2 结论  52-53
参考文献  53-56
致谢  56

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