遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、針對(duì)遠(yuǎn)程開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備遠(yuǎn)程操作的需求，結(jié)合邁克爾遜干涉儀在大學(xué)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中被普遍使用的特點(diǎn)，本文以邁克爾遜干涉儀為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)。
　　從分析遠(yuǎn)程操作邁克爾遜干涉儀的功能需求出發(fā)，確定本操作平臺(tái)由自動(dòng)測(cè)量模塊、操作模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊和交互模塊五個(gè)功能模塊構(gòu)成，分別對(duì)各個(gè)模塊的多種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行分析對(duì)比，選取最合適方案綜合出系統(tǒng)整體架構(gòu)。從分辨率、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等方面考慮，分析對(duì)比了自動(dòng)測(cè)

2、量模塊的微調(diào)手輪移動(dòng)距離的自動(dòng)測(cè)量方案設(shè)計(jì)和干涉條紋自動(dòng)計(jì)數(shù)方案設(shè)計(jì)，分別確定了利用步進(jìn)電機(jī)步距角測(cè)量移動(dòng)距離的方案和采用OV7725攝像頭傳感器攝像分析干涉條紋的方案；從分辨率和平穩(wěn)性等方面考慮，確定了步進(jìn)電機(jī)的選型為二相四線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)42BYGHM809的方案和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選為細(xì)分驅(qū)動(dòng)芯片THB6128的方案；從技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度和成本考慮，監(jiān)視模塊采用網(wǎng)絡(luò)攝像頭的方案；從處理器的時(shí)鐘頻率和內(nèi)存大小等方面考慮，確定了控制模塊的處理器選為

3、飛思卡爾的MK60FX512VLQ15芯片的方案；從效率和便捷性等方面考慮，分析對(duì)比了交互模塊的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信方案設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)交互模塊方案設(shè)計(jì)，分別確定了C/S結(jié)構(gòu)、W5200以太網(wǎng)芯片和LCD觸摸屏的方案。
　　分別對(duì)五個(gè)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。其中自動(dòng)測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)包括OV7725攝像頭驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、圖像采集程序設(shè)計(jì)和干涉條紋自動(dòng)計(jì)數(shù)算法的設(shè)計(jì)；操作模塊的設(shè)計(jì)主要是以細(xì)分驅(qū)動(dòng)芯片 THB6128和光耦隔離器為核

4、心的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)；監(jiān)視模塊主要介紹了網(wǎng)絡(luò)攝像頭的應(yīng)用設(shè)計(jì)；控制模塊的設(shè)計(jì)包括處理器最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、主程序中的用戶(hù)管理任務(wù)和測(cè)控任務(wù)的軟件設(shè)計(jì)；交互模塊的設(shè)計(jì)包括客戶(hù)端登陸界面和實(shí)驗(yàn)界面的設(shè)計(jì)、W5200芯片驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)和LCD觸摸屏接口設(shè)計(jì)。
　　對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器和干涉條紋自動(dòng)計(jì)數(shù)算法分別進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：細(xì)分驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的正弦細(xì)分波形準(zhǔn)確，干涉條紋的計(jì)數(shù)精度高。最后使用本操作平臺(tái)，順利完成了邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)的全