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压电陶瓷控制系统的设计与研究

更新时间：2020-02-27 19:51:50 大小：10M 上传用户：xiaohei1810查看TA发布的资源 标签：压电陶瓷控制系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着精密工程和微纳技术的迅速发展，精密定位技术已经成为超精密加工、光电子、生物工程等前沿学科中的关键技术。在精密定位技术中，压电陶瓷以其体积小、承载力大、响应速度快等特点成为理想的微位移驱动器，获得了广泛应用。

  本文设计微位移应用中的压电陶瓷控制系统。文章首先对压电陶瓷的固有特性、驱动方式及其优缺点和研究现状进行了分析和研究，依据需要提出整体设计方案。控制系统由硬件电路、下位机(单片机)固件、上位机(计算机)控制软件三部分组成。硬件电路主要由线性放大电路、A/D转换电路、D/A转换电路、单片机及其附属电路、直流电源、USB接口电路组成。硬件电路中单片机输出的数字电压数据经D/A转换得到0～5V模拟电压，线性放大后，得到0～200V的压电陶瓷驱动电压，同时单片机读取A/D采集的实际驱动电压，经串口转USB接口电路发送至上位机。下位机固件使用汇编语言编写，依据本文设计的上下位机通信控制协议，通过串口对上位机指令进行接收、识别、执行，利用A/D采集、D/A变换、波表计算、定时中断等子程序功能模块实现离散信号输出、单次/连续采集、规则周期信号输出、不规则周期信号输出等功能。上位机控制软件选择Visual C++作为软件开发环境，设计了友好的图形用户界面，实现指令控制、串口通信、数据存取、电压数据图形化显示等功能。本论文的工作重点和创新点如下：

  (1)设计了上下位机通信控制协议，实现计算机端软件控制压电陶瓷。

  (2)控制系统可以依据Excel文件中保存的电压数据输出不规则周期信号。

  (3)控制系统可以输出正弦波、方波、三角波等规则周期信号，信号的频率、幅度等参数均可以调整。

  (4)控制系统驱动压电陶瓷的同时采集驱动电源实际输出电压，并将电压数据图形化显示在控制软件上。

  测试表明，控制系统运行稳定，使用方便，系统功能基本达到预期设计目标。

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