基于USB接口的无刷直流电机测试分析系统研究与开发
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摘要
无刷直流电机是一种新型的交流调速电机。本文以基于通用串行总线(USB)接口的无刷直流电机测试分析系统设计与开发为研究主题。
本文对无刷直流电机测试分析系统总体结构进行了设计，其上位机采用PC机，下位机采用AT8952单片机，上下位机的通信采用USB接口。在此基础上本文进行了系统软硬件设计，其中硬件设计主要包括AT8952单片机最小系统及其外部存储器扩展设计、电参数测量接口电路设计、USB通信接口硬件设计；软件设计部分，基于Keil C进行了下位机数据采集程序设计和USB通信接口固件编程，基于VC++进行了上位机管理软件设计。
在软硬件设计的基础上，本文进行了无刷直流电机测试分析系统开发，以实现对无刷直流电机进行测试和分析。该系统中，AT8952单片机作为信号采集单元，将采集到数据存放于外部RAM中，再经由USB接口传输给客户端PC机，通过ADO技术实现数据库管理，在数据处理方面充分利用Matlab强大的数据处理能力，通过Matcom实现VC与Matlab的无缝连接。系统实际运行实验验证了本文理论设计的正确性。
本文的研究及其取得的成果有助于开展无刷直流电机这一新型交流调速电机的产品开发工作，对电机智能测试分析系统的研究与开发也有较好的参考价值。
Brushless DC Motor (BLDCM) is a new type AC Motor Drive. This dissertation discusses mainly on measurement and assay system of Brushless DC Motor based on USB interface.
The measurement and assay system of Brushless DC Motor based on USB interface is designed. It is included hardware and software. The hardware includes designing the AT8952 least system, parts of measuring electric parameters, parts of motor driver and USB communication interface. Software includes program of data collection, program of USB communication interface and program of watch and control interface based on VC.
On the basis of hardware and software design, measurement and assay system of Brushless DC Motor is developed. In this dissertation, the AT8952 single chip computer is used to collect data of the motor and transmit the data to PC with USB interface, and the database is used by ADO technic. In this system, Matlab is used for data processing, and joined with VC by the Matcom. In this measurement and assay system, the parameters of Brushless DC Motor is not only measured in time, but also displayed in figure. The correctness of theory design is validated by experiment of the system.
The research of this dissertation is benefit for the development of BLDCM production, and it also has better reference value for intelligent measurement and assay system of the motor.
本文对无刷直流电机测试分析系统总体结构进行了设计，其上位机采用PC机，下位机采用AT8952单片机，上下位机的通信采用USB接口。在此基础上本文进行了系统软硬件设计，其中硬件设计主要包括AT8952单片机最小系统及其外部存储器扩展设计、电参数测量接口电路设计、USB通信接口硬件设计；软件设计部分，基于Keil C进行了下位机数据采集程序设计和USB通信接口固件编程，基于VC++进行了上位机管理软件设计。
在软硬件设计的基础上，本文进行了无刷直流电机测试分析系统开发，以实现对无刷直流电机进行测试和分析。该系统中，AT8952单片机作为信号采集单元，将采集到数据存放于外部RAM中，再经由USB接口传输给客户端PC机，通过ADO技术实现数据库管理，在数据处理方面充分利用Matlab强大的数据处理能力，通过Matcom实现VC与Matlab的无缝连接。系统实际运行实验验证了本文理论设计的正确性。
本文的研究及其取得的成果有助于开展无刷直流电机这一新型交流调速电机的产品开发工作，对电机智能测试分析系统的研究与开发也有较好的参考价值。
Brushless DC Motor (BLDCM) is a new type AC Motor Drive. This dissertation discusses mainly on measurement and assay system of Brushless DC Motor based on USB interface.
The measurement and assay system of Brushless DC Motor based on USB interface is designed. It is included hardware and software. The hardware includes designing the AT8952 least system, parts of measuring electric parameters, parts of motor driver and USB communication interface. Software includes program of data collection, program of USB communication interface and program of watch and control interface based on VC.
On the basis of hardware and software design, measurement and assay system of Brushless DC Motor is developed. In this dissertation, the AT8952 single chip computer is used to collect data of the motor and transmit the data to PC with USB interface, and the database is used by ADO technic. In this system, Matlab is used for data processing, and joined with VC by the Matcom. In this measurement and assay system, the parameters of Brushless DC Motor is not only measured in time, but also displayed in figure. The correctness of theory design is validated by experiment of the system.
The research of this dissertation is benefit for the development of BLDCM production, and it also has better reference value for intelligent measurement and assay system of the motor.
引文
[1] 王宏华．新型交流电动机及控制技术系列讲座(3)永磁无刷电动机[J]．机械制造与自动化，2004(3)
[2] 王宏华．新型交流电动机及控制技术系列讲座(4)永磁无刷电动机控制[J]．机械制造与自动化，2004(4)
[3] 张琛．直流无刷电动机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2004
[4] 叶金虎等．无刷直流电动机[M]．北京：科学出版社，1991
[5] 李伯成编著．基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计[M]．北京：电子工业出版社，2004．7
[6] 张伟．单片机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2002
[7] 求是科技编著．单片机典型模块设计实例导航[M]．北京：人民邮电出版社，2004．5
[8] 周立功著．PDIUSBD12 USB固件编程与驱动开发[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003
[9] 廖济林．USB2.0应用系统开发实例精讲[M]．北京：电子工业出版社，2006
[10] 龚建伟，熊光明．Visual C++／Turbo C串口通信编程实践[M]．北京：电子工业出版社，2004
[11] 谭浩强．C程序设计[M](第三版)．北京：清华大学出版社，2005
[12] 林青松，胡方霞，刘杰，陈发吉等编著．Visual C++案例开发[M]．北京：中国水利水电出版社，2005．1
[13] 鲁娟娟，王宏华．新型交流电机测试分析系统设计[J]．计量测试与技术，2005．32(3)，12-14
[14] 姜京润．USB2_0总线接口的研究及应用[D]．中国科学院硕士论文．2003年11月
[15] 李星宇．USB总线接口技术及应用研究[D]．南京航空航天大学硕士论文．2003年1月
[16] 古驶．嵌入式USB主机系统的设计和实现[D]．电子科技大学硕士论文．2004年 11月
[17] 鲁娟娟．神经网络在开关磁阻电机智能测试分析系统中的应用[D]．河海大学硕士论文．2006年3月
[18] 王令．低转矩脉动方波无刷直流电机控制策略研究[D]．河海大学硕士论文．2006年3月
[19] 王剑．基于神经网络PID控制的无刷直流电机调速系统研究与设计[D]．河海大学硕士论文．2006年3月
[20] 袁晓玲．开关磁阻电动机振动分析及控制研究[D]．河海大学博士论文．2004年12月
[21] PDIUSBDl2芯片资料
[22] 网冠科技编著．Visual C++6.0程序设计工程师[M]．北京：机械工业出版社，2001．2
[23] 张志涌等编著．精通Matlab6.5版[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2003．3
[24] 程佩青编著．数字信号处理教程(第二版)[M]．北京：清华大学出版社，2001．8
[25] 高成，金涛编著．Matlab信号处理与应用[M]．北京：国防工业出版社，2005．1
[26] R. A. Maragei, A. A. Okhritskii, D. A. Prilutskii. A Semiconductor Photostimu lator for Electroencephalography with USB Bus Control[J], Biomedical Engineering, Volume 38, Number 3/May, 2004
[27] Haoliang Li, Lenian He, Zi Wang, Xiaolang Yan. A novel physical-layer transceiver used in USB2.0 serial data link[J], Journal of Electronics, Volume 23, Number 5/September, 2006
[28] 王梅，陈海峰．基于PDIUSBD12芯片的USB通用设备开发[J]．电脑知识与技术，2006年17期
[29] 张明，金宁德，赵鑫．采用PDIUSBD12实现USB高速数据传输[J]．测控技术，2005年第24卷第8期
[30] 王朔，李刚．USB接口器件PDIUSBD12的接口应用设计[J]．单片机与嵌入式系统应用，2002年4期
[31] 周涛，张辉．采用PDIUSBD12的USB系统固件程序设计[J]．电子技术应用，2003年5期
[32] 冯波．基于USB主机的数据采集系统的研究[D]．东北大学硕士论文，2006年1月
[33] 曹珍贯．基于USB接口的数据采集系统的设计[D]．安徽理工大学硕士论文，2006年6月
[34] 张子发．嵌入式USB海量存储系统实现与人机界面设[D]．浙江大学硕士论文，2006年3月
[35] 张晓宁．基于USB的数据采集及处理方法的研究[D]．哈尔滨工业大学硕士论文，2006年6月
[36] 易浩波．智能电机测试与控制系统的研究与开发[D]．湖南大学硕士论文，2003年3月
[37] 邱选兵．基于USB数据采集的虚拟仪器设计[D]．太原理工大学硕士论文，2006年5月
[38] 张学典，赵学玲，许家群，唐任远．Mlatlab与VB、VC高级语言的接口方法[J]．沈阳工业大学学报，2001年12月
[39] 肖永韧，解习农，刘晓峰．VC与Matlab混合编程之DLL实现方法[J]．计算机工程与应用，2001年13期
[40] 牛小兵，牛子吉．Matlab与VC++混合编程技巧[J]．现代计算机，2001年1期
[41] 邓科．VC与matlab接口编程[M]．
[42] Yuji Kasai, Eiichi Takahashi and Tetsuya Higuchi, Adaptive Waveform Control in a Data Transceiver for Multi-speed IEEE1394 and USB Communication[J], Evolvable Systems: From Biology to Hardware, Volume 3637/2005
[43] E. V. Yetvitskii, A. V. Plotnikov, D. A. Prilutskii and S. V. Selishchev, Use of the, USB Universal Serial Bus in computer medical systems, Biomedical Engineering[J], Volume 34, Number 4/July, 2000
[44] JungoKuwahara, HiroshiMineno, KiyikoTanaka, HideharuSuzuki, Norihiro Ishikawa and Tadanori Mizuno, Remote Plug and Play USB Devices for Mobile Terminals[J], Knowledge-Based Intelligent Information and Engineering Systems, Volume 4253/2006
[45] 李洁．微机控制电机综合测试系统[D]．浙江大学硕士论文，2002年3月
[46] 向丽萍．基于USB接口的虚拟仪器的研究与设计[D]．武汉理工大学硕士论 文，2006年4月
[47] 申屠南瑛．基于微机测控技术的智能伺服操作系统研究[D]．重庆大学硕士论文，2003年5月
[48] 魏敬一．电机参数的微机自动测试系统的硬件设计研究[D]．大连海事大学硕士论文，2003年
[49] 肖鸾．电机参数自动测试系统的软件研制[D]．大连海事大学硕士论文，2003年
[50] 葛治国．电机自动测试系统研制与研究[D]．浙江大学硕士论文，2002年
[51] 周春．基于DSP的开关磁阻电机调速系统实验平台设计[D]．浙江大学硕士论文，2004年
[2] 王宏华．新型交流电动机及控制技术系列讲座(4)永磁无刷电动机控制[J]．机械制造与自动化，2004(4)
[3] 张琛．直流无刷电动机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2004
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[44] JungoKuwahara, HiroshiMineno, KiyikoTanaka, HideharuSuzuki, Norihiro Ishikawa and Tadanori Mizuno, Remote Plug and Play USB Devices for Mobile Terminals[J], Knowledge-Based Intelligent Information and Engineering Systems, Volume 4253/2006
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[47] 申屠南瑛．基于微机测控技术的智能伺服操作系统研究[D]．重庆大学硕士论文，2003年5月
[48] 魏敬一．电机参数的微机自动测试系统的硬件设计研究[D]．大连海事大学硕士论文，2003年
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