基于labview与elvis的舵机测试仪设计机电工程等专业毕业设计毕业论文

基于labview与elvis的舵机测试仪设计机电工程等专业毕业设计毕业论文内容摘要：

以下部分说明的控制方式。 ① 电源“ — ”控制 — 手动 开关：控制负极性电源是处于手动还是软件控制模式； — 电压调节旋钮：控制负电源的输出。 负电源的输出范围是 12～ 0V。 ② 电源“ +”控制 — 手动开关：控制正极性电源是处于手动还是软件控制模式； — 电压调节旋钮：控制正电源的输出。 负电源的输出范围是 0～ +12V。 ⑸ 函数发生器控制（ Function Generator）：可以通过平台工作站上的硬件控制（手动模式）或 NI ELVISFGEN SFP 上的控制（软件模式）来控制函数发生器。 当函数发生器处于手 动模式时，只能使用在以下说明的控制方式： ① 手动开关（ MANUAL）：控制函数发生器是处于手动还是软件控制模式； ② 函数选择器：选择产生哪一种波形。 NI ELVIS 可以生成正弦波、方波或三角波； ③ 幅值旋钮（ Coarse Requency）：调节所产生的波形振幅； ④ 频率粗调旋钮（ Amplitude）：设定函数发生器所能产生的频率范围； ⑤ 频率微调旋钮（ Frequency）：调节函数发生器的输出频率； ⑹ DMM 连接器（ DMM）：如果把不同信号同时连到原型实验板上的 DMM 端子和控制面板上的 DMM 连接器上，就会造成短路，可能损坏原型实验板上的电路。 ① 电流香蕉型插孔（ Current）： — HI：测量除了电压、还有电流、电阻时的正输入； — LO：测量除了电压、还有电流、电阻时的负输入； ② 电压香蕉型插孔（ Voltage）： — HI：测量电压的正输入； — LO：测量电压的负输入； ⑺ 示波器（ Scope）连接器：如果把不同信号同时连到原型实验板上的示波器端子和控制面板上的示波器连接器上，就会造成短路，可能损坏原型实验板上的电路。 9 — CH A BNC 连接器：示波器的通道 A的输入端； — CH B BNC 连接器：示波器的通道 B的输入端； — 触发器 BNC 连接器（ Trigger）：示波器的触发器的输入端； NI ELVIS 原型实验板又称原型设计面板，连接在平台工作站上，为用户提供了一个组建电路的平台利用 NI ELVIS 平台工作站可以交替使用多块原型实验板。 如图 所示。 图 ELVIS 原型实验板 在把原型实验板插到 NI ELVIS 平台工作站上之前，要确保原型实验板电源已断开。 原型实验板通过一个标准的 PCI连接器连到平台工作站上，组建自定义电路和 NI ELVIS一起使用。 原型实验板通过面包板区域两侧的分布条把所有的 NI ELVIS 的信号终端排列出来使用，每一个信号有一行，各行按功能分组。 原型实验板 部件概述 ： 原型实验板电源：原型实验板提供一个177。 15V 和一个 +5V 电源。 ⑴ 模拟输入，示波器，可编程函数输入输出信 号排； ⑵ 数字输入输出信号排； ⑶ LED 灯； ⑷ DSUB 连接器； ⑸ 计数器 /时钟，用户可编程 I/O，直流电源信号排； ⑹ 数字万用表，函数发生器，用户可编程 I/O，可调电源信号排； ⑺ LED 灯电源； ⑻ BNC 连接器； ⑼ 香蕉插孔连接器； 配置 ELVIS 的软件及配 置 用户在使用 NI ELVIS 之前，必须通过选择连到 NI ELVIS 平台工作站的 DAQ 设备来 10 配置 NI ELVIS 软件。 配置 NI ELVIS 软件，需完成以下步骤： ⑴ 确保 DAQ 设备安装恰当，平台工作站电源打开， DAQMAX 中已经配置好 DAQ 设备号。 ⑵ 选择 Start→ Programs→ National Instruments→ NI → NI ELVIS，打开 NI ELVIS 仪器启动器。 ⑶ Configure（单击配置）按钮打开硬件配置对话框。 注意：如果有错误产生，那么仅有 Configure 按钮可用。 ⑷ 从 DAQ 设备控制中选择连到 NI ELVIS 硬件上的 DAQ 设备，如果在计算机内只检测到一台 DAQ设备，那么就默认选择该设备。 ⑸ 单击窗口通信部分中的 Check（检查）按钮来检验与 NI ELVIS 平台工作站的通信。 ⑹ 如果配置操作成功，状态窗口中会出现一条信息，指示 NI ELVIS 平台工作站是否已经正常找到与配置。 如果尝试失败，会出现一条错误信息，状态窗口中的这条消息会指示“配置尝试已失败”。 ⑺ 如果计算机通过选定的 DAQ 设备初始化 NI ELVIS 硬件，那么 NI ELVIS 配置好后，用户就可以开始使用 NI ELVIS 了；如果配置尝试失败，按错误对话框中给出的建议操作或返回 DAQ设备的控制并选择另外一台设备。 NI ELVIS 自带用 LabVIEW 编制的 SFP 仪器连同源代码，用户不可以 直接修改可执行文件，但 是能够 通过修改代码来 实现 修改或增强这些仪器的功能， 而 这些仪器是在典型的实验室应用中必须使用 到的虚拟仪器（ VIs）。 ⑴ 仪器启动器（ Instrument Launcher） ⑵ 任意波形发生器（ ARB） ⑶ 波特图分析仪（ Bode Analyzer） ⑷ 数字信号监视仪（ Digital Bus Reader） ⑸ 数字万用表（ DMM） ⑹ 动态信号分析仪（ DSA） ⑺ 函数发生器（ FGEN） ⑻ 阻抗分析仪（ Impedance Analyzer） ⑼ 示波器（ Scope） ⑽ 两线和三线电流 电压分析仪（ TwoWire and ThreeWire CurrentVoltage Analyzers） ⑾可调电源（ Variable Power Supplies） DAQ 硬件 NI ELVIS 可与 National Instruments E/M 系列的 DAQ 设备结合使用，这 些 DAQ 设 11 备内含性能较好的多功能模拟、数字和定时 I/O 单元，可以和 PCI 总线或 PXI 总线计算机相连 DAQ 设备支持的功能包括 AI， AO， DIO和定时 I/O（ DIO）。 为了使用 NI ELVIS，连接到 NI ELVIS 硬件上的计算机中的 DAQ 设备必须满足以 下最低要求： ⑴ 16 个 AI 通道，最低采样率 200kS/s； ⑵ 2个 AO通道； ⑶ 8个 DIO 线； ⑷ 2个计数器 /定时器； 使用适当的电缆时， NI ELVIS 也支持 64 个 AI通道的 DAQ 设备， NI ELVIS 不支持只有 DIO 的设备或使用 USB 的 NI DAQPad602E。 NI ELVIS 通过 DAQ 设备的 8条 DIO 总线与计算机通信，通信开关控制 I/O（ DIO）到NI ELVIS 的路由。 正常操作时，开关处于正常模式， DIO 总线连到 NI ELVIS 硬件上，允许使用软件对其进行控制。 当通信开关设置为旁路模式时，开关旁边的 LED灯点亮。 NI ELVIS 允许旁路模式通信 VI（ Enable Communications Bypass VI）在开关置于旁路模 式时生效，在用户拨动开关并运行 VI后， DIO 总线连到原型实验板上的 DI总线上。 当处于旁路模式时，通过手动控制，硬件函数发生器和可调电源仍然可用，计数器 /定时器、 AI、 AO 和 DAQ 设备也可用；当通信开关处于旁路模式时， NI ELVIS SFP 仪器会通知用户；当通信开关拨到旁路模式时，不可用的 SFP 控制将变灰。 12 2 舵机 测试仪 系统设计 舵机测试仪系统总方案 一、硬件结构 从 构建系统的成本，灵活性，方便性和开发 的速度，及 许多其他的因素的 考虑 ，本次设计 选择用 NI ELVIS 为硬件基础并 基于 LabVIEW 软 件平台进行舵机测试仪 系统的设计。 可得到结合 NI ELVIS 的 硬件体系结构 , 由传感器、 多功能 数据采集 ( DAQ)硬件、个人计算机、软件等基本要素构成的舵机 虚拟测试系统。 在该 系统中 , 基于计算机 和 ELVIS 的 软件测试平台为测试 提供信号源 , 数据采集卡给予舵机激励信号，舵机接收信号并通过内部电路输出反馈信号， 经数据采集卡转化的舵 机 反馈信号 最后通过虚拟仪器测试软件显示在计算机上的 LabVIEW 用户控制面板上 , 并根据该信号和舵激励信号计算出舵机的相关特性参数 , 实现测试系统的测试要求。 原理图如图。 图 舵机虚拟测试机构原理图 二、软件结构 在每一个功能模块的软件设计过程中 , 按照模块化和层次化的设计原则 , 根据由顶舵机 1 舵机 2 舵机 4 舵机 4 D/A A/D 计算机 虚拟仪器测试软件 虚拟仪器功能面板 13 向下的设计方式 , 都可以将所编写的测试软件分为主控 程序模块、系统设置模块、数据采集模块、数据处理模块 和显示控制模块等 , 其软件功能模块结构如图。 图 功能模块结构 根据测试系统功能设计的要求， 舵机测试的 总体结构流程图如图。 图 根据测试系统功能要求， LabVIEW上位操作界面如图 主控模块 系统 设置 数据采集 数据处理 数据存储 显示控制 硬件驱动 文件 I/O 开始 进行各项参数设置 开始测试。 调用数据采集模块 角度测试 速度测试 转矩测试 调用数据显示模块 结束 14 图 舵机测试仪上位操作界面 数据采集卡 NIDAQ。