壓電陶瓷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著精密工程和微納技術(shù)的迅速發(fā)展，精密定位技術(shù)已經(jīng)成為超精密加工、光電子、生物工程等前沿學(xué)科中的關(guān)鍵技術(shù)。在精密定位技術(shù)中，壓電陶瓷以其體積小、承載力大、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)成為理想的微位移驅(qū)動(dòng)器，獲得了廣泛應(yīng)用。
　　本文設(shè)計(jì)微位移應(yīng)用中的壓電陶瓷控制系統(tǒng)。文章首先對壓電陶瓷的固有特性、驅(qū)動(dòng)方式及其優(yōu)缺點(diǎn)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和研究，依據(jù)需要提出整體設(shè)計(jì)方案?？刂葡到y(tǒng)由硬件電路、下位機(jī)(單片機(jī))固件、上位機(jī)(計(jì)算機(jī))控制軟件三部分組成

2、。硬件電路主要由線性放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及其附屬電路、直流電源、USB接口電路組成。硬件電路中單片機(jī)輸出的數(shù)字電壓數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換得到0～5V模擬電壓，線性放大后，得到0～200V的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)電壓，同時(shí)單片機(jī)讀取A/D采集的實(shí)際驅(qū)動(dòng)電壓，經(jīng)串口轉(zhuǎn)USB接口電路發(fā)送至上位機(jī)。下位機(jī)固件使用匯編語言編寫，依據(jù)本文設(shè)計(jì)的上下位機(jī)通信控制協(xié)議，通過串口對上位機(jī)指令進(jìn)行接收、識(shí)別、執(zhí)行，利用A/D采集、D/A變換、波

3、表計(jì)算、定時(shí)中斷等子程序功能模塊實(shí)現(xiàn)離散信號(hào)輸出、單次/連續(xù)采集、規(guī)則周期信號(hào)輸出、不規(guī)則周期信號(hào)輸出等功能。上位機(jī)控制軟件選擇Visual C++作為軟件開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)了友好的圖形用戶界面，實(shí)現(xiàn)指令控制、串口通信、數(shù)據(jù)存取、電壓數(shù)據(jù)圖形化顯示等功能。本論文的工作重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)設(shè)計(jì)了上下位機(jī)通信控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)端軟件控制壓電陶瓷。
　　(2)控制系統(tǒng)可以依據(jù)Excel文件中保存的電壓數(shù)據(jù)輸出不規(guī)則周期信號(hào)