磁电机参数存储数据采集装置上位机测试软件设计
摘要:存储式数据采集装置在设计阶段、生产调试阶段、校准、测试前状态设置、测试后数据回放时均要与地面PC机通信，由计算机下达相应指令，下位机实现相应的功能。为此首先制定了通信规约，其内容包括了上位机、下位机的各种操作、各种命令、功能（包括清零、复位、幅度校准、时钟校准、预触发、解除保险、实时采集、数据回传、停止采集等）、字节格式、校验方式以及波特率等。其次依据通信规约采用Visual Basic高级编程语言编制程序，向下位机发送的各种命令，同时接收下位机回送的数据帧。再次编程完成数据显示、存储和简单处理等功能。最后通过与下位机的联合调试，完全实现了通信规约中所规定的功能。程序运行可靠，操作方便，基本可以达到使用要求。
关键词：数据采集装置；通信规约；Visual Basic；数据帧
The design of a Test PC Program about Storage Data Acquisition Device for Magneto Power Generator Parameter’s
Abstract: The Storage Data Acquisition Device must communicate with the PC at the stages of designing、productive debugging, calibrating, state setting before test, data returning after test. PC sends orders to the MCU, and then the MCU realize it. First the communication protocol must be made, which content several of operations, several of orders, functions(including clear , reset, Scope calibrating, clock calibrating, pre-trigger, relief insurance, real-time collecting，data returning, stop collecting ...etc), byte format, verify way and Baud rate etc. Secondly, Visual Basic is used to write the program according to the communication protocol, then send several orders to the MCU and receive the data frames which returned from the MCU. Third, we write program to display, save and process data simply. At last, through debugging with the MCU, all functions defined by the communication protocol are realized. The program runs reliably, and it is easy to operate, and meets basic request to use.
Key words: Data Acquisition Device; Communication Protocol; Visual Basic；Data Frame
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题背景及目的 (1)
1.2 国内外研究状况 (2)
1.3 课题意义 (3)
1.4 主要研究内容和方法 (3)
2 串行通信的相关概念 (4)
2.1 串行通讯的基本概念 (4)
2.1.1 串行通讯的概念及接口电路 (4)
2.1.2 串行通信的三种方式 (5)
2.1.3 串行通信的两种类型 (6)
2.1.4 RS-232串口通信标准 (7)
2.1.5 RS-232C接口特性 (7)
2.1.6 RS-232C9接口引脚定义 (7)
2.2 UART简介 (8)
2.2.1 UART结构 (8)
2.2.2 UART的帧格式 (9)
2.3 UART的通信 (9)
2.4 数据方向和通信速度 (10)
2.5 计算机中的UART (10)
2.6 小结 (10)
3 上位机与下位机的通信规约 (12)
3.1 字节格式 (12)
3.2 帧格式 (12)
3.3 帧格式分类 (12)
3.3.1 清零命令帧 (13)
3.3.2 复位命令帧 (14)
4 Visual Basic与串口通信 (16)
4.1 Visual Basic概述 (16)
4.2 MSComm控件 (16)
4.2.1 MSComm控件处理通信的方式 (16)
4.2.2 MSComm控件的事件 (17)
5 上位机测试软件设计与实现 (18)
5.1 方法选择 (18)
5.2 编成基本步骤 (19)
5.2.1 生成标准EXE (19)
5.2.2 Visual Basic 6.0集成开发环境 (19)
5.2.3 Microsoft Common Dialog Control 6.0控件的添加 (19)
5.2.4 菜单的创建 (19)
5.2.5 菜单项 (21)
5.2.6 添加一些其它的控件（如文本框、按钮等） (22)
5.2.7 锁定控件的位置 (23)
5.2.8 编写代码 (23)
5.2.9 调试运行 (23)
5.3 串行数据收发的实现 (24)
5.3.1 创建模块 (25)
5.3.2 创建窗体(frmMain.frm)在其中设置软件界面 (27)
5.4 实现对文件的操作 (31)
5.4.1 创建窗体(frmSave),再其中设置保存文件的界面 (31)
5.4.2 在窗体(frmSave)中添加控件： (32)
5.5 单机调试程序 (32)
5.6 功能程序设计 (32)
5.6.1 时钟校准 (32)
5.6.2 幅值校准 (32)
5.6.3 设置参数 (32)
5.7 联合调试程序 (33)
5.7.1 调试前的准备 (33)
5.7.2 PC机与下位机相连 (33)
5.7.3 单片机发送和接收显示 (34)
6 结论 (36)
个人小结 (37)
参考文献 (38)
致谢 (39)
1 绪论
1.1 课题背景及目的
数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非熟练人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的数据采集设备产品进入市场，此阶段的数据采集设备和系统多属于专用的系统。
20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机融为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。
20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类由仪器仪表、采集器、通用接口总线和计算机等构成。例如：国际标准ICE625(GPIB)接口总线系统就是一个典型的代表。这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，例如：STD总线系统是这一类的典型代表。这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后由一台计算机控制。第二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用电缆接入系统，或将新卡再添加到专用的机箱即可完成硬件平台重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。20世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。
20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统(DAS)。目前有的DAS产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。该阶段并行总线数据采集系统向高速、模块化、即插即用的方向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI、PXI总线系统等，数据位数已达到32
位总线宽度，采样频率可以达到100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡式模块，可以充分保证其稳定性及可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域普及的一个重要因素。但是，并行总线系统在军事等领域取得了成功的应用。串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高。数据采集系统物理层通信，由于采用RS232、RS485、双绞线、电力载波、无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善，其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的应用。由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据采集设备连在一起，以实现生产环节的在线实时数据采集与监控。
1.2 国内外研究状况
数据采集仪器是一种具有现场记录、分析功能的设备或现场记录、离线分析机器设备等状态数据功能的便携式分析仪器。它是把安装在机器设备上的震动传感器和过程传感器等所测得的信号作为输入，配以各种测量分析技术以及多样化的显示格式组成的一个检测系统，主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测、故障诊断和产品质量检验等多种领域。
随着国外微电子技术、计算机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数据采集技术已经较初期有了很大的发展。从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方面。此外，数据采集器还有如下特点：它既是一台数据采集器，又可以兼做其它仪器来用；储存量大，从低频到高频频率测量范围宽，能适应机器从低速到高速的各种监测范围需要；可利用振动传感器或过程传感器或电量传感器等输人多种物理量，如振动加速度、位移、相位、转速、温度、压力、流量、电压、电流和功率等，形成多参数监测系统；数据采集器配套的软件是以通用窗口的软件为基础，一套软件可同时支持数种不同型号与不同档次的数据采集器；数据采集器已经安装了LCD背光显示屏，并尽量减少了操作键，元器件高度集成化，并减轻机器的重量，采用防水防撞击的密封外壳，能适应恶劣的工业环境。
近年来国内一些仪器厂已研制出了多种数据采集器，基本已经达到了国外数据采集器的初期水平。但是国内数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定的差距，主要表现在：由于受国内传感器水平的限制，给一些诊断和检测等带来了一定的困难；数据采集器的内存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；设备的软件水平，仍在设备维修管理和基本分析上徘徊，机器故障诊断和生产过程质量控制专家系统还需完善，软件人机界面有待改进。
数据采集系统是整个工厂自动化的最前端，测试精度、速度与实现该功能的成本
是几个重要因素，数据采集仪器也正朝着这几个方向发展，实现高速、实时、便携数据采集。市场上迅速出现了便携式数据采集器、USB数据采集器、高速数据采集仪等满足工业生产需求的数据采集仪器。数据采集器已经由最简单的资料收集和有限的操作发展到可运行视窗软件，触摸屏技术也广泛采用，存储能力大大提高。同时，随着Internet的发展、多媒体技术、工业控制技术的应用迅速普及，各种功能更加强大的数据采集器相继产生，它们将改变了的数据采集器仅作为数据存储的功能，能独立处理数据，并可通过网络与主机双向实时交流，使数据的采集处理更加快速准确，采集器的外形也将更加微型化、智能化，并逐步渗透到社会的各个领域。
1.3 课题意义
由于存储式数据采集装置在设计阶段、生产调试阶段、校准、测试前状态设置、测试后数据回放时均要与地面PC机通信，由计算机下达相应指令，实现相应的功能，所以要设计相应的上位机测试软件，以实现对存储式数据采集装置在设计阶段、生产调试阶段各种测试与调试等。利用VB高级编程语言，按照通信规约设计与下位机的通信软件，实现对下位机的各种操作和各种功能（包括复位，解除保险，强制预采，数据回传等）。
1.4 主要研究内容和方法
研究的主要内容：
（1）UART的概念
（2）RS232C串行通信的概念
（3）上位机与下位机的通信规约
（4）Visual Basic高级编程语言
实现方法：
通过对UART和RS232C串行通信概念的熟悉，制定上位机与下位机的通信规约，最后按照规约的要求利用Visual Basic高级编程语言编写上位机的测试软件。
2 串行通信的相关概念
2.1 串行通讯的基本概念
与外界的信息交换称为通讯。基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据的传送按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。在单片机中，主要使用异步通讯方式。MCS_51单片机有一个全双工串行口。全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线。数据的输出又称发送数据（TXD ），数据的输入又称接收数据（RXD ）。串行通讯中主要有两个技术问题，一个是数据传送、另一个是数据转换。数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题。数据转换是指数据的串并行转换。具体说，在发送端，要把并行数据转换为串行数据；而在接收端，却要把接收到的串行数据转换为并行数据[1]。 2.1.1 串行通讯的概念及接口电路
图2-1 数据传输图
所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。如图2-1所示。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。
由于CPU 与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。典型的串行接口的结构如图2-2所示。
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图2-2 串行接口结构图
在数据输入过程中，数据1位1位地从外设进入接口的“接收移位寄存器”，当“接收移位寄存器”中已接收完1个字符的各位后，数据就从“接收移位寄存器”进入“数据输入寄存器”。CPU从“数据输入寄存器”中读取接收到的字符（并行读取，即D7~D0同时被读至累加器中）。“接收移位寄存器”的移位速度由“接收时钟”确定。
在数据输出过程中，CPU把要输出的字符（并行地）送入“数据输出寄存器”，“数据输出寄存器”的内容传输到“发送移位寄存器”，然后由“发送移位寄存器”移位，把数据1位1位地送到外设。“发送移位寄存器”的移位速度由“发送时钟”确定。
接口中的“控制寄存器”用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式。
“状态寄存器”的各位称为“状态位”，每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误。例如，用状态寄存器的D5位为“1”表示“数据输出寄存器”空，用D0位表示“数据输入寄存器满”，用D2位表示“奇偶检验错”等[2]。
2.1.2 串行通信的三种方式
串行通信有以下三种传送方式，本设计采用全双工传送方式。
（1）单工
仅能进行一个方向的传送，即A只能作为发送器，B只能作为接收器。两设备之间只有一根传输线。如图2-3所示。
图2-3 单工图
（2）半双工
能交替地进行双向数据传送，设备A可以作为发送器，又可作为接收器，设备B 亦如此。由于两设备之间只有一根传输线，因此，两个方向的数据传输不能同时进行。如图2-4所示。
图2-4 半双工图
（3）全双工
A、B均可以既作为发送器，又是接收器，两者之间有两根传输线，因此，能在两个方向上同时进行数据传输。如图2-5所示。
图2-5 全双工图
2.1.3 串行通信的两种类型
串行通信可以分为两种类型：同步通信和异步通信。异步通信方式是把一个字符看作一个独立的信息单元，字符出现在数据流中的时间是任意的，即字符与字符之间的传送是异步的，它不需要有一个时钟来实现发送端和接收端信号的同步。但每一个字符之间的各位是以固定的时间传送，即每位传送的时间相同，故需要规定字符的格式和统一的波特率。
同步通信方式是发送端和接收端使用同一时钟源来同步，该时钟不仅对一个字符中的各位之间进行定时，而且也对字符之间进行定时。即省去异步通信方式中的字符
的起始位和停止位，把数据装配成数据块传送，在数据块开始处插入一个或两个同步字符。
同步通信速度高于异步通信速度，同步通信可达500kbit/s，异步通信只有19.2kbit/s。同步通信方式通常用于计算机之间的通信或计算机到CRT等外设之间的通信，异步通信方式适用于一般的长距离通信的场合。
2.1.4 RS-232串口通信标准
RS-232是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)于1962年公布，并于1969年修订的串行接口标准。它已经成为国际上通用的标准。1987年1月，RS-232C经修改后正式改名为EIA-232D。由于标准修改的并不多，因此现在很多厂商仍用旧的名称。
RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中RS（recommended standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS-232的最新一次修改（1969）。它适合于数据传输速率在0～20000bit/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号电平、信号线功能、电器特性、机械特性等都做了明确规定。
目前，RS-232C已成为数据终端设备DIE(Data Terminal Equipment)与计算机和数据通信设备DCE(Data Communication Equipment)的接口标准，如Modem 。不仅在远距离通信中要经常用到它，就是两台计算机或设备之间的近距离串行连接也普遍采用RS-232C接口。目前RS-232C是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。
2.1.5 RS-232C接口特性
(1) 接口的信号内容：实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机与终端通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号。
(2) 接口的电气特性：在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑“1”，-5—-15V；逻辑“0”+5—+15V。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。
(3) 接口的物理结构：RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端.一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。
(4) 传输电缆长度由：RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。
2.1.6 RS-232C9接口引脚定义
RS-232C9芯接口的各个引脚功能定义见图2-6，信号分为3类：传送信号(RXD，
TXD)、联络信号(DCD，DTR，DSR，RTS，CTS，RI)和信号地(SG)。
图2-6 RS-232C的管脚排列图
引脚信号名称说明：
（1）Data Carrier Detector(DCD)载波检测
（2）Received Data(RXD)数据接收
（3）Transmitted Data(TXD)数据发送
（4）Data Terminal Ready(DTR)数据终端准备好
（5）Ground(SG)地
（6）Data Set Ready(DSR)数据设备准备好
（7）Request to Send(RTS)请求发送
（8）Clear to Send(CTS)清除发送
（9）Ring Indicator(RI)振铃指示
2.2 UART简介
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）中文解释为：通用异步接收器/发送器；通信异步收发信机。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来与PC 进行通信，包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
2.2.1 UART结构
UART主要有由数据总线接口、控制逻辑、波特率发生器、发送部分和接收部分等组成。功能包括微处理器接口，发送缓冲器（tbr）、发送移位寄存器（tsr）、帧产生、奇偶校验、并转串、数据接收缓冲器（rbr）、接收移位寄存器（rsr）、帧产生、奇偶校验、串转并。UART 的典型应用如图2-7所示。
图2-7 UART典型应用图
2.2.2 UART的帧格式
UART 的帧格式如图2-8 所示。包括线路空闲状态（idle，高电平）、起始位(start bit，低电平)、5～8位数据位(data bits)、校验位(parity bit，可选)和停止位(stop bit，位数可为1、1.5、2 位)。这种格式是由起始位和停止位来实现字符的同步。UART 内部一般有配置寄存器，可以配置数据位数（5～8 位）、是否有校验位和校验的类型、停止位的位数（1，1.5，2）等设置。
起始位数据位校验位停止位
图2-8UART帧格式图
2.3 UART的通信
UART首先将接收到的并行数据转换成串行数据来传输。消息帧从一个低位起始位开始，后面是7个或8个数据位，一个可用的奇偶位和一个或几个高位停止位。接收器发现开始位时它就知道数据准备发送，并尝试与发送器时钟频率同步。如果选择了奇偶，UART就在数据位后面加上奇偶位。奇偶位可用来帮助错误校验。
在接收过程中，UART从消息帧中去掉起始位和结束位，对进来的字节进行奇偶校验，并将数据字节从串行转换成并行。UART也产生额外的信号来指示发送和接收的状态。例如，如果产生一个奇偶错误，UART就置位奇偶标志[3]。
2.4 数据方向和通信速度
数据传输可以首先从最低有效位(LSB)开始。然而，有些UART允许灵活选择先发送最低有效位或最高有效位(MSB)。
微控制器中的UART传送数据的速度范围为每秒几百位到1.5Mb。例如，嵌入在ElanSC520微控制器中的高速UART通信的速度可以高达1.1152Mbps。UART波特率还受发送和接收线对距离(线长度)的影响。
2.5 计算机中的UART
UART是计算机中串行通信端口的关键部分。在计算机中，UART相连于产生兼容RS232规范信号的电路。RS232标准定义逻辑“1”信号相对于地为3到25伏，而逻辑“0”相对于地为-3到-25伏。所以，当一个微控制器中的UART相连于PC时，它需要一个RS232驱动器来转换电平。它是广泛使用的串行数据传输协议。UART允许在串行链路上进行全双工的通信。串行外设用到RS232-C 异步串行接口，一般采用专用的集成电路即UART 实现。如8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART 器件，这类芯片已经相当复杂，有的含有许多辅助的模块（如FIFO），有时我们不需要使用完整的UART的功能和这些辅助功能。或者设计上用到了FPGA/CPLD器件，那么我们就可以将所需要的UART功能集成到FPGA内部。使用VHDL将UART的核心功能集成，从而使整个设计更加紧凑、稳定且可靠。
2.6 小结
通过波特率发生器、发送器和接收器模块的设计与仿真，能较容易地实现通用异步收发器总模块，对于收发的数据帧和发生的波特率时钟频率能较灵活地改变，而且硬件实现不需要很多资源，尤其能较灵活地嵌入到FPGA/CPLD的开发中。在EDA 技术平台上进行设计、仿真与实现具有较好的优越性UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。介于
设计的针对对象为弹上存储数据采集装置要求体积小传输准确，所以本次设计采用的是串行异步收发发式。
3 上位机与下位机的通信规约
3.1 字节格式
采用异步串行发送接收方式，一位起始位，八位数据位，一位校验位（偶校验），一位停止位，共十一位方式。默认波特率为1200bps。如图3-1示意。
图3-1 11位UART字节格式示意图
3.2 帧格式
标准帧格式如表3-1所示。
表3-1 标准帧格式表
3.3 帧格式分类
数据帧按照发出方或接收方的不同可以划分为两种。
①上位机发出的命令帧：
清零命令帧
复位命令帧
参数设置命令帧
解除保险命令帧
预触发命令帧
幅度校准命令帧
时钟校准命令帧
实时采集命令帧
回放数据命令帧
②下位机回应数据帧：
清零命令回应帧
复位命令帧
参数设置命令回应帧
解除保险命令回应帧
预触发命令帧
幅度校准命令回应帧
时钟校准命令回应帧
实时采集命令回应帧
回放数据命令回应帧
非正常操作后的应答帧
3.3.1 清零命令帧
清零命令的功能是对存储测试装置数据存储器（FRAM FM25C160）的所有单元清零（写入00H），由PC机下达给下位机。清零命令帧如表3-2所示，清零命令字C1H。操作正常后的应答帧如表3-3所示。未正常执行命令后的应答帧如表3-4所示，错误代码01H。
表3-2 清零命令帧
表3-3 清零命令应答帧
功能：下位机正确执行完上位机下达的指令后的应答，由下位机回复PC机。
表3-4 非正常操作后的应答帧
功能：下位机未正确执行完上位机下达的指令后的应答，由下位机回复PC机。带一个错误代码。错误代码见错误代码表。
3.3.2 复位命令帧
复位命令的功能是对存储测试装置复位，使程序从0000H开始执行。由PC机下达给下位机。复位命令帧如表3-5所示，清零命令字C2H。操作正常后的应答帧如表3-7 所示。未正常执行命令后的应答帧如表3-6所示。带错误代码为02H。
功能描述：对单片机进行软件复位，由PC机下达给下位机。
功能说明：下位机正确执行完上位机下达的指令后的应答，由下位机回复PC机。
【注】规约中制定了两个起始符，其目的是为了能更快地找到命令帧。一般的数据帧中只有一个起始符，它标志着一帧数据的开始，当收到一个起始符时，程序就会判断这是一帧数据。本规约中制定了两个起始符，命令字前后各一个，由于有些数据中也可能带有与起始符(68H)相同的字符，所以当收到数据时先判断起始符后面是否为命令字，命令字后是否紧跟第二个起始符，只有符合这样的数据结构，程序才判断其为一个命令帧。如此规定，大大提高了数据接收错误后，找到正确数据帧的速度。
4 Visual Basic与串口通信
4.1 Visual Basic概述
Visual Basic是微软公司推出的一种可视化、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，是应用较广泛的编程语言之一，他被公认为是编程效率较高的一种编程语言。无论是开发功能强大、性能可靠的商务软件；还是编写能处理实际问题的实用程序，Visual Basic都是最快速、最简便的语言之一。它简单易学、容易掌握，编程人员不用填写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只需把预先建立好的对象放到屏幕的某一位置即可，从而使编程效率得到了极大的提高。Visual Basic6.0又在数据访问、控件、语言、向导及Internet支持等方面增加了许多新的功能，可用于开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的各类应用软件系统。Visual Basic是一般程序设计人员在Windows环境下最常用的串口编程语言。利用Visual Basic开发串口通信程序主要有两种方法：一是用MSComm串口控件，二是调用Windows API函数。在实践中，使用Visual Basic串口控件实现通信的方法比调用API 动态链接库的方法更加方便、快捷，而且用较少的代码可以实现相同的功能，从而使编程效率大大提高，也减少了因编程不当而导致的系统不稳定[4]。
4.2 MSComm控件
MSComm控件全称为Microsoft Communication Control,是Microsoft公司提供的ActiveX控件，目的是为了简化Windows下串行通信编程，它既可以用来提供简单的串行端口通信功能，也可以用来创建功能完备的、事件驱动的高级通信工具。
MSComm控件在串口编程时非常方便，程序员不需要花时间去了解较为复杂的API函数，而且在Visual Basic、Visual C++、Delphi等语言中均可使用。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口连接到其他设备（如调制解调器），发出命令，交换数据，以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。利用它可以进行诸如拨打电话号码、监视串行端口的输入数据乃至创建功能完备的终端程序等。
4.2.1 MSComm控件处理通信的方式
(1) 事件驱动方式
事件驱动通信是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时程序得到通知，例如，在串口接收缓冲区中有一个字符到达或一个变化发生时，程序都可以利用MSComm控件的OnComm事件捕获并处理这些通信事件，OnComm事件还可以检查和处理通信错误。
在程序设计中，可以在OnComm事件处理函数中加入自己的处理代码，一旦事件发生即可自动执行该程序。这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。
(2) 查询方式
学生毕业设计（毕业论文） 系别：机电工程 专业：数控技术 设计（论文）题目：三相异步交流电机
毕业设计（论文）任务书 一、课题名称：三相异步电机的设计 二、主要技术指标： 1.内部由定子和转子构成。 2. 外壳有机座、端盖、轴承盖、接线盒、吊环等组成。 3. 技术要求：采用电压AC380，可以实现正反转。 三、工作内容和要求： 1．设计磁路部分：定子铁心和转子铁心。 2 设计电路部分：定子绕组和转子绕组以及电路图。 3 设计机械部分：机座、端子、轴和轴承等。 4．设计电路的正反转和安全控制部分。 5．按照“毕业设计规格”设计毕业报告。 四、主要参考文献： 1.[1]王世琨.《图解电工入门》[M].中国电力出版社.2008.
2.[2]满永奎.《电工学》[M].清华大学出版社.2008. 3.[3]乔长君.《电机绕组接线图册》[M].化学工业出版社.2012. 4.百度文库 学生（签名）年月日 指导教师（签名）年月日 教研室主任（签名）年月日 系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告
摘要
在费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后，19世纪80年代中期，多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电机，异步电机无需电刷和换向器三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用。 Reese and Tesla invented in AC system. At the mid of 1880s, 多沃罗沃尔Chomsky invented the three-phase asynchronous motors, asynchronous motors without brushes and commutate. Three-phase asynchronous motors (Triple-phase asynchronous motor) is by simultaneously accessing 380V three-phase AC power supply of a class of motors, three-phase asynchronous motor as the rotor and the stator rotating in the same direction, to rotate at different speeds, there turn slip, so called three-phase asynchronous motors. For three-phase asynchronous motors motor is running. Three-phase asynchronous motor rotor speed is lower than the speed of the rotating magnetic field, the magnetic field due to the rotor windings relative motion exists between the induced electromotive force and current, and the magnetic field generated by the interaction with the electromagnetic torque and achieve energy conversion. Compared with single-phase induction motor, Three- phase asynchronous motor running properties, and save a variety of materials. According to the different structure of the rotor, three-phase cage induction motor and the winding can be divided into two kinds. Cage rotor induction motor, simple structure, reliable operation, light weight, cheap, has been widely used
河南科技大学 2009 届本科毕业论文 论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计 学生姓名： 所在院系：信息工程学院 所学专业：计算机科学与技术 导师姓名： 完成时间：2009-05-22
摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D 转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算 1
The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM Chenli School of Information and Engineering Abstract This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation o f D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it. Key words:PWM signal，tachogenerator，PI calculation 2
无刷直流电动机 一、简介： 一种用电子换向的小功率直流电动机。又称无换向器电动机、无整流子直流电动机。它是用半导体逆变器取代一般直流电动机中的机械换向器，构成没有换向器的直流电动机。这种电机结构简单，运行可靠，没有火花，电磁噪声低，广泛应用于现代生产设备、仪器仪表、计算机外围设备和高级家用电器。 同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷电动 机结构如图1。 图1无刷直流电动机结构图 二、特点（优点及意义）： 1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速； 2、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；3 3、具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； 4、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小； 5、无级调速，调速范围广，过载能力强； 6、体积小、重量轻、出力大； 7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置； 8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅节电一项一年可收回购置成本；
9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；10、耐颠簸震 动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；11、没有无线电干扰，不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。i 三、发展历程： 无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。ii 四、国内外无刷电机的发展现状： 1、市场：我国无刷直流电机的研制开发起于70年代初期，主要是为我国自行研制的军事装备和宇航技术发展而配套。由于需要量少，只需由某些科研单位试制提供就能满足要求。经过20多年的发展，虽然在新产品开发方面缩短了与国际先进水平的差距，但由于无刷电机产品是总和了电机、微电子、控制、计算机等技术于一身的高技术产品，受到了我国基础工业落后的制约，因此无论在产量、品种、质量及应用上与国际先进水平差距甚大。目前，国内研制的单位虽然不少，但能有一定批量的单位却屈指可数。当今日本、德国、台湾是无刷电机主要生产国和地区，日本的年产量超过8000万台，其中约50%出口海外，德国年产量约3000万台，台湾主要生产较低档次无刷电机，年产量超过1000万台。iii 2、技术：几乎所有的无刷电动机产品都是为特定用途设计制造的。试图生产一种通用系列无刷电动机来适应千变万化的市场需求，是不可能的。各公司设计制造各种特殊结构、特定用途的无刷直流电动机，在设计、结构和工艺新技术方面不断的革新，以适应不同整机市场的需求。例如： ①永磁材料技术：适应不同性能参数永磁材料，瓦型、环型表面粘接结构和
关于电机的毕业设计 【篇一：电机设计毕业论文】 目录 摘 要 ....................................................................................................... .. (1) abstract ............................................................................................. . (1) 第一章中小型电机设计概 述 ....................................................................................................... . (2) 1.1设计技术要 求 ....................................................................................................... .. (2) 1.2电机主要尺 寸 ....................................................................................................... .. (2) 1.3 绕组构及成原 理 ....................................................................................................... (4) 1.4主磁 路 ....................................................................................................... .. (4) 1.5电 抗 ....................................................................................................... (6) 1.6损耗与效 率 ....................................................................................................... (7) 1.7通风散 热 ....................................................................................................... . (7) 第二章三相异步电动机设计（y180l- 6/15kw） (9)
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：直流电动机无级调速 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 本次的设计任务就是直流电动机无级调速的设计，使其能更好的为我们的生产和生活服务。 (2) 本次的设计目的就是要求设计要使得电动机转速可以由零平滑调至额定转速，能实现高速起动，具有较高的调速精度。 2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) 直流电动机的基本知识 (2) 直流电动机的运行原理 (3) 主电路以及控制电路的设计 3．主要参考文献 [1] 张家生.电机原理与拖动基础.北京邮电学院出版社，2006年 [2] 唐介.电机与拖动. 北京:高等教育出版社,2003年 [3] 陈世元.电机学.中国电力出版社，2004年 [4] 徐邦荃.直流调速系统与交流调速系统.华中科技大学出版社,2008年 [5] 赵影.电机与电力拖动. 北京:国防工业出版社,2006年 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 论文初稿2012年12月27日 2 第一次修改2012年12月30日 3 第二次修改2013年01月08日 4 第三次修改2013年02月17日 5 论文终稿2013年03月16日 I
直流电动机无极调速 摘要 本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调速，使其实现无级的效果。此调速系统由主电路和控制电路两部分组成：主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速。双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高，但它保证了系统的性能，保证了对生产工艺要求的满足，它既兼顾了启动时的电流的动态过程，又保证稳态后速度的稳定性，在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。 关键词：无级调速；双闭环；晶闸管 II
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停
PLC控制三相异步电动机正反转设计 Plc control with a three wire asynchronous motor is inverting design 摘要本论文文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，就是三相异步电动机的正反转控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。非常实用。三相异步电动机的应用非常广泛，具有机构简单，效率高，控制方便，运行可靠，易于维修成本低的有点，几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机运行的环境不同，所以造成其故障的发生也很频繁，所以要正确合理的利用它。本文研究的这个系统的控制是采用PLC的编程语言----梯形图,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。 关键词：PLC 三相异步电动机可编程控制梯形图
Plc control with a three wire asynchronous motor is inverting design Abstract This paper designed the three-phase asynchronous motor PLC control circuit, is a three-phase asynchronous motor positive inversion control, compared with the traditional relay control, with high speed, high reliability, flexibility and other advantages. Very practical. The three-phase asynchronous motor is widely used, has the advantages of simple mechanism, high efficiency, easy control, reliable operation, easy to repair and low cost a little, almost covers the industrial and agricultural production and all aspects of human life, in these applications, three-phase asynchronous motor running in different environments, so the fault occurrence is also very frequently, so a correct and reasonable use of it. This paper studies the system control is the use of PLC programming language - ladder, ladder language is in the programmable controller in the most widely used language, because it is in the relay is added on the basis of the many functions, the use of flexible instruction, so that the logic relationship of a clear and intuitive, easy programming, readability is strong, the realization of the functions it considerably exceeds the traditional relay control circuit, the programmable controller is a digital electronic computing operating system, it is designed for use in harsh industrial application environment and design, it uses a programmable memory, used in the internal memory to perform logic operations, sequence control, timing, counting and arithmetic operations such as instruction, and the use of digital, analog input and output, the
毕业设计（论文） 题目:无刷电机驱动的电动自行车 的控制系统设计 专业:数控技术 班级: 学号: 姓名: 指导老师:
摘要 近年来，燃油交通工具因尾气排放问题已造成城市空气的严重污染。于是发展绿色交通工具已经成为一个重要的课题。考虑到我国的国情，发展电动自行车具有重要的环保意义。随着电机技术及功率器件性能的不断提高，电动自行车的控制器发展迅速。本文设计采用无刷直流电机专用控制芯片MC33033为控制芯片，以功率器件MOSFET为开关器件驱动电机，实现对无刷直流电机的控制。设计出了电路原理图、印制板电路图和电路板实物的3维效果图。 关键词：无刷直流电机MC33033 原理图印制板电路图
Abstract In recent years, transportation fuel emission problem has been caused by urban air pollution levels. So the development of green transport has become an important issue. Taking into account China's national conditions, development of electric bicycles has important environmental significance. With the motor technology and continuously improve the performance of power devices, the rapid development of electric bicycle controller. This design uses a brushless DC motor for the control of dedicated control chip MC33033 chip, in order to power MOSFET devices as the switching device drive motor, to achieve control of the electric bike. Design a circuit diagram, PCB circuit diagrams and circuit board real 3-D renderings. Keywords：brushless DC motor MC33033 Schematic PCB circuit
毕业论文 课题名称无刷直流电机双闭环PI控制系统仿真 系部 专业 班级 学号 姓名 指导教师
摘要 本设计基于MATLAB/SIMULINK环境，利用其自带模块，编写S-函数程序，建立无刷直流电机的闭环控制系统模型。此系统采用转速-电流PI双闭环控制策略。其中，转速环为控制外环，使用PI控制算法；电流环为控制内环，采用滞环比较PWM控制方式，使得实际电流能跟踪参考电流。在分析了无刷直流电机的物理特性之后，可以建立其数学模型，将它与控制系统数学模型结合，就可以实现电机控制。将仿真结果与理论分析对比之后，可以看到本控制系统具有良好的控制效果。 关键词：无刷直流电机；双闭环控制系统；MATLAB/Simulink；PI控制 Abstract
based on MATLAB/SIMULINK environment, using the automatic module and writing S - function program establish a model of the closed loop control system of brushless dc motor. This system USES PI speed - current double closed-loop control strategy. Among them, the speed loop as the outer ring to use PI control algorithm; Current loop to control the inner ring, using the hysteresis PWM control mode, makes the actual current can track reference current. Physical properties after the analysis of the brushless dc motor, can establish its mathematical model, combined with control system mathematical model, it can achieve motor control. After compare the simulation results and theoretical analysis, you can see this control system has good control effect. Keywords: Brushless DC Motor; double-loop control system; MATLAB/Simulink; PI control
目录 摘要 (1) ABSTRACT (1) 第一章中小型电机设计概述 (2) 1.1设计技术要求 (2) 1.2电机主要尺寸 (2) 1.3绕组构及成原理 (4) 1.4主磁路 (4) 1.5电抗 (6) 1.6损耗与效率 (7) 1.7通风散热 (7) 第二章三相异步电动机设计（Y180L-6/15KW） (9) 2.1电机主要尺寸及绕组设计 (9) 2.2电磁计算步骤与程序 (9) 第三章电机优化设计方案 (28) 3.1相关理论分析 (28) 3.2电磁调整方案 (28) 第四章 AUTOCAD简介及其绘图 (30) 4.1A UTO CAD简介 (30) 4.2A UTO CAD的基本功能 (30) 4.3A UTO CAD绘图 (31) 总结 (32) 参考文献： (32) 附录（Ⅰ）外文资料原文及译文 (34) 附录（Ⅱ）三设计方案结果 (39)
三相鼠笼式异步电动机设计（Y180L-6 ／15kW）专业：电气工程极其自动化学号：02131107 学生姓名：刘常洲指导老师：肖倩华 摘要 异步电机是工农业生产中应用最广泛的电机。其性能的提高具有重要意义。在文章中简要介绍了异步电机设计的基础知识，阐述了中小型电机的设计方法与步骤，介绍了电磁设计的步骤与计算程序，也述及电机的优化设计。 电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到设计要求。本文也简单介绍了AutoCAD 绘图的基础知识。 关键词：异步电机电磁计算 The design of the Three-phase squirrel cage induction motor （Y180L-6 ／15kW） Abstract The induction motor is the most widespread electrical machinery in the industry and agriculture production . Its performance enhancement has the vital significance. In this article , the elementary knowledge of the induction motor designs is Briefly introduced, the method and the step of the middle and small scale electrical machinery design is also elaborated, the electromagnetism design step and the design computational procedure is introduced, the optimized design of the electrical machinery is also mentioned. The electromagnetism design is according to the specification of designs to determine the electromagnetism load, calculates each part of sizes of the rotor、 the stator piece and iron core and the winding data, then calculates each parameter and the performance of the electrical machinery, and to make the essential adjustment to the designs data, until meets the design requirements. AutoCAD cartography elementary knowledge is also simply introduced in this article. Keywords：induction motor electromagnetism computation
摘要 电机的起动电流近似的与定子的电压成正比，因此要采用降低定子电压的办法来限制起动电流，即为降压起动。对于因直接起动冲击电流过大而无法承受的场合，通常采用降压起动，此时，起动转矩下降，起动电流也下降，所以只适合必须减小起动电流，又对起动转矩要求不高的场合。常见降压起动方法：定子串电阻降压起动、Y/Δ起动控制线路、延边三角起动、软启动及自耦变压器降压起动。 当负载对电动机启动力矩无严格要求但要限制电动机启动电流且电机满足 380V/Δ接线条件才能采用降压启动。该方法是：在电机启动时将电机接成星型接线,当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线（通过双投开关迅速切换）；因电机启动电流与电源电压成正比,此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流 的1/3，但启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3。 在实际使用过程中,发现需降压启动的电机从11KW开始就有需要的,如风机，在启动时11KW电流在7-9倍(100)A左右,按正常配置的热继电器根本启动不了（关风门也没用），热继电器配大了又起不了保护电机的作用，所以建议用降压启动。而在一些启动负荷较小的电机上，由于电机到达恒速时间短，启动时电流冲击影响较小，所以在30KW左右的电机，选用1.5倍额定电流的断路器直接启动，长期工作一点问题都没有。 关键词：三相异步电动机降压启动启动方法
目录 摘要...................................................................... I 目录..................................................................... II 第1章绪论.. (1) 第2章三相异步电动机的基本结构 (2) 2.1 定子的结构组成 (2) 2.2 转子的结构组成 (2) 2.3 工作原理 (2) 第3章异步电动机的分类及优缺点 (3) 3.1 三相异步电动机的优点 (3) 3.2 异步电动机存在的缺点 (3) 第4章三相异步电机启动出现的问题 (5) 4.1 异步电动机启动时的要求 (5) 4.2 三相异步电动机启动问题 (5) 4.3 工业生产机械不同的起动条件 (6) 第5章三相异步电动机起动方式 (7) 5.1 直接启动 (7) 5.2 三相异步电动机的Y—Δ起动控制 (8) 5.3 定子串电阻降压起动控制 (10) 5.4 自耦变压器降压启动 (11) 5.5 软启动 (14) 结论 (15) 致谢 (17) 参考文献 (18)
无刷直流电机控制系统的设计——毕业设计
学号：1008421057 本科毕业论文（设计） (2014届) 直流无刷电机控制系统的设计 院系电子信息工程学院 专业电子信息工程 姓名胡杰 指导教师陆俊峰陈兵兵 高工助教 2014年4月
摘要 无刷直流电机的基础是有刷直流电机，无刷直流电机是在其基础上发展起来的。现在无刷直流电机在各种传动应用中虽然还不是主导地位，但是无刷直流电机已经受到了很大的关注。 自上世纪以来，人们的生活水平在不断地提高，人们在办公、工业、生产、电器等领域设备中越来越趋于小型化、智能化、高效率化，而作为所有领域的执行设备电机也在不断地发展，人们对电机的要求也在不断地改变。现阶段的电机的要求是高效率、高速度、高精度等，由此无刷直流电机的应用也在随着人们的要求的转变而不断地迅速的增长。 本系统的设计主要是通过一个控制系统来驱动无刷直流电机，主要以DSPIC30F2010芯片作为主控芯片，通过控制电路采集电机反馈的霍尔信号和比较电平然后通过编程的方式来控制直流无刷电机的速度和启动停止。 关键词：控制系统；DSPIC30F2010芯片；无刷直流电机
Abstract Brushless dc motor is the basis of brushless dc motor, brushless dc motor is developed on the basis of its. Now in all kinds of brushless dc motor drive applications while it is not the dominant position, but the brushless dc motor has been a great deal of attention. Since the last century, constantly improve the people's standard of living, people in the office, industrial, manufacturing, electrical appliances and other fields increasingly tend to be miniaturization, intelligence, high efficiency, and as all equipment in the field of motor is in constant development, people on the requirements of the motor is in constant change. At this stage of the requirements of the motor is high efficiency, high speed, high precision and so on, so is the application of brushless dc motor as the change of people's requirements and continuously rapid growth. The design of this system mainly through a control system to drive the brushless dc motor, mainly dspic30f2010 chips as the main control chip, through collecting motor feedback control circuit of hall signal and compare and then programmatically to control the speed of brushless motor and started to stop. Keywords: Control system; dspic30f2010 chip; brushless DC motor
摘要 电动汽车具有清洁无污染，能源来源多样化，能量效率高等特点，可以解决能源危机和城市交通拥堵等问题。电动车作为国家“十二五规划”重点发展的节能环保项目，获得了广泛应用和发展。无刷直流电机用电子换向装置取代了普通直流电动机的机械换向装置，消除了普通直流电机在换向过程中存在的换向火花，电刷磨损，维护量大，电磁干扰等问题，成为了电动车驱动电机的主流选择。本文将采用基于空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）的正弦波驱动无刷直流电机的方法来解决方波控制下的无刷直流电机启动抖动明显，动矩脉动大，噪声大等问题。控制系统实现了永磁无刷直流电机在不同负载下低转矩纹波，运动平滑，噪音小，启动迅速，效率高的运行效果。 本文主要研究内容如下： 1.对永磁无刷直流电机数学模型与矢量控制工作原理分析，首先对永磁无刷直流电机本体及数学模型分析，接着对矢量控制坐标变换和空间电压矢量脉宽调制技术的原理和实现进行分析。 2.电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统实现，首先分析电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统结构，最后将电动汽车用永磁无刷直流电机矢量控制系统用Matlab/Simulink仿真。 关键词：电动汽车，无刷直流电机，矢量控制，SVPWM，Simulink
ABSTRACT Electric Vehicle has no pollution and it can supply with diversify energy sources.Also it’s energy efficient is high.These advantages can solve the problems of global energy crisis increasing and city’s traffic jam. Electric Vehicle is widely developed and applied which is called as a national ‘five years plan’focused on development of energy conservation and environment protection projects.The brushless DC motor with electronic commutator which replaces the normal DC motor mechanical switchback unit emerged,and it eliminates a few problems such as commutation sparks,brush wear,a large amount of maintenance,electromagnetic interference and so on,becoming the mainstream selection of the Electric Vehicle drive motor selection. The paper adopted the sinusoidal current drive based on space vector pulse with modulation(SVPWM) method was proposed to solve the problems of start shaking ,large torque ripple and loud noise of brushless direct current motor under the control of square-wave.The control system enabled BLDCM with different load operating in the condition of the low torque ripple smooth rotation ,low noise and high efficiency . The main studies were as follows: (1)Analyzing the mathematical model of BLDCM and the principle of the vector control.firstly,to analyze the ontology of the BLDCM and mathematical model,then analyze the vector control coordinate transformation and theory of space vector pulse width modulation. (2)Electric vehicles with a permanent magnet brushless dc motor vector control system implementation. Firstly analyze the electric car with a permanent magnet brushless dc motor vector control system structure, finally to the electric car with permanent magnet brushless dc motor vector control system with Matlab/Simulink.