基于USB总线的运动控制平台及采集卡研制

kajchild

摘要
本课题的研究目的是要开发-一个基于USB总线接口的电机控制平台，并带有
/ E# c. I' X* B- E* v8 A2 h8 f数据采集功能。主要包括两个部分:电机的运动控制和数据采集。控制的部分是
实现在PC机控制下的步进电机的运动，数据采集方面是监控外界例如温度、压
; H; ~3 b9 `& i9 \力、湿度等环境条件，以及运动轨迹等数据的采集。
  ]" y! s- A; }8 w- i8 m2 C& q当前，步进电机的使用非常广泛，市场对控制卡的需求量很大。但目前市场
! ?3 U3 ^1 g' M" o上的控制卡，大都基于计算机的PCI或ISA总线，这会带来许多的不便:速度缓
慢、插拔困难、插拔时需要打开机箱，而且,没有数据采集的功能。为了解决这
个问题，方便用户在计算机上操控，本课题提出了采用计算机USB接口、且带有
数据采集功能的控制卡方案。
与PCI、ISA 等总线相比较，USB 拥有许多优点:支持热插拔、USB2. 0的标
/ Y, d: P1 O4 g) K* }% K/ Z准速度最高可以达到480M/s、携带方便、扩展容易等等。而且，USB接口几乎没
# q5 o2 L# t7 S) z4 s什么缺点，现在的计算机都带有USB接口。这项研究工作很具实际意义，也符合
& d& U% m4 Z- ]# t3 K% G/ c6 d当前控制卡的发展趋势。
: l) w) @! u* x4 E/ h$ n- }研究工作由三个部分组成: USB 接口的使用，就是通过USB接口PC机和单
6 W! ?1 e) z7 G' d+ l' G2 E片机实现通讯;电机的驱动问题:数据的采集。在整篇文章中，第一部分是核心
. y2 H2 p0 h& T1 e2 U9 h部分，本文的-一个重要创新点。在这部分，选择-种合适的 USB接口芯片，探讨
! P0 J" Q. \* [2 b4 `  Q并研究了通过它实现PC机和单片机之间通讯的问题。选择恰当的USB接口芯片
是工作的关键,这将决定后续的很多工作。目前市场上的USB接口芯片种类繁多，
* }" n6 T0 N$ \! c6 U本文采用了南京沁恒电子公司的CH372，自带了驱动程序。
第二部分的工作是产生电机驱动信号。为了合理利用单片机资源，驱动器所
. Y4 ?( g7 v. T" e需信号不用单片机产生，这里使用Intel8253，在单片机控制下产生脉冲信号。
6 e4 w6 g  h0 x: y( C' m第三部分是数据采集问题，分析并研究了环境的情况的影响，以及数据的采
( U3 {4 U5 [) S% c集的实现，包括在电机运动过程中将扫描的数据采集到单片机中。
根据这样的顺序，本文共分五章:第-章是引言:第二章是USB接口设计:
6 i6 p: S# W3 J5 i# y第三章是步进电机的控制;第四章是数据采集功能的实现:第五章是结论。
! y* @8 F; R; q1 q4 F. e% g关键词: USB 步进电机 CH372 单片机 数据采集


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市场上的USB接口芯片种类繁多