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
- r% o( T6 O* i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
# f* _2 K3 p' V7 R, S8 F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
" {8 t' ~- W' }9 F7 C$ D* g# V- \力、湿度等环境条件，以及运动轨迹等数据的采集。
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
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
. w! a' }1 e) C9 M3 x3 e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
5 M4 W* a- Z4 O3 f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。
8 l# P2 F  G/ b" h; n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
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
3 E0 V- n1 F" S6 x3 V* F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
% i' \- ?: I7 ?. d当前控制卡的发展趋势。
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
, S7 L. m  }, E1 Z+ M, U" A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
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
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，
: R& P" ]! _, @' }; a  [: x2 [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
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。
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
) `5 q+ |# s% c0 w1 W/ I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:
" M" \4 L5 X; f) d/ ?. R: B5 F) ]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。
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