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智能离心机通用开发平台的研究与实现

作　者: 曾喜良
导　师: 赵欢
学　校: 湖南大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 离心机平台电机 MCU PWM PID
分类号: TH83
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 28次
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内容摘要

离心机是一种应用广泛的样品分析分离仪器。随着经济的飞速发展,离心机需求市场越发庞大,相关行业对离心机的性能要求也越来越高。传统的“作坊式”、“板凳式”开发模式使得低水平的劳动不断重复,同时也极大的延长了产品的研发周期。为此,构建一个通用离心机开发平台很有必要,他可以简化开发过程,提高开发效率,同时也为开发人员提供有益的选型参考。本文首先综述了离心机研发技术、平台开发模式进展状况以及此模式在各产品开发中的应用和研究现状,据此对通用智能离心机开发平台进行了总体规划,并分析了开发平台建设中要注意的事项和遵循的步骤、原则;然后,针对智能离心机的功能结构,详细讨论了开发平台中软、硬件资源的选择和软、硬件的模块化设计方法,重点讨论了单片机的选型、自动识别转子技术、电机的测控以及电机转速控制中的PID算法,并将一种智能型整定参数的PID控制法应用于产品设计中;最后,以医用智能离心机开发为具体研究对象,实现了一个通用离心机开发平台,并借助Wave仿真调试,完成了TGL系列离心机的开发、生产和应用。该智能离心机通用开发平台经实用证明,比传统的“板凳”开发模式周期更短,投入产出比更高,而且模块化的软硬件设计使离心机的整体稳定性大大提高。采用数字化的PWM与PID调节使离心机各项测量参数更加准确,控制过程更加可靠;自动识别转子系统与远程监控系统的设置使用户操作安全性更高。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
插图索引  9-10
附表索引  10-11
第1章绪论  11-18
  1.1 选题背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究动态  12-15
    1.2.1 离心机发展状况  12-14
    1.2.2 平台开发模式进展状况  14-15
  1.3 课题的研究内容及预期目标  15-17
    1.3.1 研究内容  16
    1.3.2 预期目标  16-17
  1.4 本文的组织结构  17
  1.5 本章小结  17-18
第2章通用开发平台设计原则和步骤  18-23
  2.1 通用平台设计原则  18-19
    2.1.1 硬件平台设计原则  18-19
    2.1.2 软件平台设计原则  19
  2.2 通用平台设计步骤  19-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章智能离心机通用硬件开发平台  23-39
  3.1 离心机类型和技术要求  23-24
  3.2 智能离心机基本结构  24
  3.3 离心机硬件平台资源  24-37
    3.3.1 核心处理器选型  25-27
    3.3.2 操作模块  27
    3.3.3 显示模块  27-28
    3.3.4 转速调节模块  28-32
    3.3.5 温控模块  32-33
    3.3.6 通信模块  33-34
    3.3.7 转子识别模块  34-37
  3.4 抗干扰措施  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章智能离心机通用软件开发平台  39-45
  4.1 操作系统  39-40
  4.2 操作系统移植  40
  4.3 开发环境选择  40-41
  4.4 开发语言选择  41-42
  4.5 驱动程序开发—接口函数库  42-44
    4.5.1 软件模块化  42-43
    4.5.2 主控模块流程设计  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章数字PID 控制算法  45-53
  5.1 PID 控制理论  45-46
  5.2 常规PID 控制算法及存在的问题  46-47
  5.3 PID 控制参数整定  47-51
    5.3.1 参数整定原则  47-48
    5.3.2 参数整定方法  48-51
  5.4 数字PID 算法改进  51-52
  5.5 本章小结  52-53
第6章通用离心机开发平台应用实例  53-66
  6.1 硬件设计  53-57
    6.1.1 主电路设计  53-54
    6.1.2 外围电路模块  54-57
  6.2 软件设计  57-65
    6.2.1 主控程序设计  58
    6.2.2 外围程序流程设计  58-59
    6.2.3 智能参数整定PID 控制  59-65
  6.3 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-72
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文  72-73
附录 B 部分程序源代码  73-80
致谢  80

智能离心机通用开发平台的研究与实现

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