課程設(shè)計說明書〔2023/2023學(xué)年第1學(xué)期〕課程名稱：測控系統(tǒng)工程設(shè)計題目：基于虛擬儀器技術(shù)的模擬電梯設(shè)計專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計周數(shù)：設(shè)計成績：20131．課程設(shè)計目的1.1課程主要任務(wù)1．了解四相四拍式步進電機的工作原理；2．掌握步進電機驅(qū)動電路的控制方式；3．確定上位機監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案；4．利用LabVIEW軟件編制上位機監(jiān)控系統(tǒng)界面，實現(xiàn)八層電梯的模擬監(jiān)控功能，建立樓層實時顯示，并設(shè)定每樓層的延時時間和步進電機的兩種驅(qū)動方式；5．對本次課程設(shè)計進行總結(jié)，撰寫課程設(shè)計報告；1.2技術(shù)要求1．設(shè)定步進電機的兩種驅(qū)動方式和電梯的延時時間；2．模擬監(jiān)控八層電梯的功能，并進行同步動畫顯示樓層；3．要求系統(tǒng)操作簡單，顯示直觀，滿足用戶要求；4．課程設(shè)計報告書寫標準、文字通順、圖標清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確。1.3LabVIEW簡介計算機和儀器的密切結(jié)合是目前儀器開展的一個重要方向。虛擬儀器是基于計算機的儀器，是將儀器裝入計算機，以通用的計算機硬件及操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能。虛擬儀器的主要特點有：盡可能采用通用的硬件，各種儀器的差異主要是軟件；可充分發(fā)揮計算機的能力，有強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以創(chuàng)造出功能強大的儀器；用戶可以根據(jù)自己的需要定義和制造各種儀器。隨著氣象事業(yè)的逐步開展，氣象要素的數(shù)據(jù)測量也步入自動化。傳統(tǒng)的氣象要素測量系統(tǒng)體積龐大，所需要的硬件設(shè)備較多，使用時受人員、地點、空間等諸多因素的影響較大。而且這類測量系統(tǒng)和傳統(tǒng)儀器一樣，功能、作用都由生產(chǎn)商在生產(chǎn)時定義好，一旦成型，用戶就無法在使用過程中根據(jù)自身的需要對儀器的功能和作用進行重新定義。而如果借助虛擬儀器技術(shù)的易開發(fā)、靈活性強和使用方便等優(yōu)點，將其和傳統(tǒng)測量系統(tǒng)結(jié)合起來，就可以利用虛擬儀器技術(shù)并結(jié)合無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，來完成氣象要素的數(shù)據(jù)采集和處理功能，還可以根據(jù)用戶自身的需要來對系統(tǒng)的功能和作用進行自我定義和修改，節(jié)省了大量的人力、物力，使得對于氣象要素的數(shù)據(jù)采集和處理變得更加簡單、方便。2實驗設(shè)計2.1硬件依據(jù)1.本實驗使用的步進電機用直流+12V電壓，電機線圈由A、/A、B、/B四相組成。2.驅(qū)動方式為四相四拍方式,各線圈通電順序如下表。表中首先向A線圈輸入驅(qū)動電流，接著/A、B、/B線圈驅(qū)動，最后又返回到A線圈驅(qū)動，按這種順序切換，電機軸按順時針方向旋轉(zhuǎn)。假設(shè)通電順序相反，那么電機軸按逆時針方向旋轉(zhuǎn)?！沧ⅲ簽樘岣卟竭M電機負載能力和運行平穩(wěn)可使用四相八拍驅(qū)動方式?！乘南嗨呐?1234567A11000001/A01110000B00111000B00011100四相八拍3．電路原理圖:a.步進電機的原理圖DO3-DO6分別控制電機的四相，“1”代表該相加電流工作?；魻栐1-T8檢測旋轉(zhuǎn)臂的位置，旋轉(zhuǎn)臂上帶有一磁鋼，當霍爾元件輸出為“0”代表旋轉(zhuǎn)臂到了它的上方，經(jīng)74HC14整形反向后，連接至DI0—DI7，即當DI0—DI7某一位檢測到“2軟件設(shè)計初始化設(shè)備初始化設(shè)備驅(qū)動方式TUREFALSE四相四拍四相八拍依序輸出至DO3-DO6控制步進電機讀入DI0-DI7的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為整型AA=0?樓層N不變YN=log2A七段譯碼輸出至DO7-DO14是否結(jié)束釋放設(shè)備YN前面板圖：程序框圖：3系統(tǒng)聯(lián)調(diào)1．接線：用電纜將實驗板數(shù)字口XS2與采集卡數(shù)字口XS2連接。2．硬件調(diào)試：控制DO3－DO6使步進電機旋轉(zhuǎn)，當霍爾元件檢測到磁鋼時，對應(yīng)的LED點亮，并通過U18的DI0-DI7傳入PC，經(jīng)處理后控制U18的DO7~DO13端的高或低電平狀態(tài)，通過數(shù)碼管顯示對應(yīng)數(shù)值。3.總體調(diào)試：在Labview的前面板上設(shè)定樓梯層數(shù)及步進電機驅(qū)動方式，然后電機運行按鈕，觀察結(jié)果。4、課程設(shè)計總結(jié)或結(jié)論通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)虛擬儀器技術(shù)方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗缺乏。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談