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基于LabVIEW和单片机的切削力测试系统设计.doc
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2023-07-02
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基于LabVIEW和单片机的切削力测试系统设计.doc
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毕 业 设 计
设计题目:基于 LabVIEW 和单片机的切削力测试系统设计
系 别:_________________________
班 级:_________________________
姓 名:_________________________
指 导 教 师:_________________________
辅 导 教 师:_________________________
年 月 日
基于 LabVIEW 和单片机的切削力测试系统设
计
摘要
在机械加工中,切削力直接影响着切削热的产生,并进一步影响着刀具磨损、
耐用度和加工表面的质量,而且切削力又是计算切削功率,设计和使用机床、刀具、
夹具的必要依据。基于测试切削力在生产中的重要地位,搭建一条高效、便捷的测
试系统是十分关键的。
本文通过分析切削力信号采集和传输的过程,搭建了基于LabVIEW和单片机的
切削力测试系统。该测试系统,实现了单通道和三通道切削力的采集和监测。并且
实现采集数据的数据存储、实时显示、在线监测及经验公式的创建。通过对电量信
号进行的测量和实验,证明了以LabVIEW和单片机为基础的测量系统是方便、低成
本、实用、而且可靠的。
论文详述了切削力测试系统测试的过程及结构组成。制定了切削力测试系统的
设计方案,确定了单片机的选型以及各元件的选型。设计了切削力系统的硬件的电
路图、绘制了程序流程图、编写了测试程序,为整个测试系统提供了良好的人机界
面,使得操作简单、容易。
关键词:LabVIEW 单片机 切削力 采集数据
Cutting force based on LabVIEW and the microcontroller test
system
Abstract
In machining, the cutting force is the necessary basis of cutting power, design and
use of machine tools, tools, fixtures directly affects the generation of cutting heat ,and
further affect the tool wear, durability and quality of the machined surface.It is very
critical to build an efficient and convenient test system because the test of cutting force
plays an the important role in production.
This artial analyse the acquisition and transmission process of cutting force signal
and build a cutting force test system based on LabVIEW and the microcontroller . The
test system can achieve the collection and monitoring of the single and three channels of
cutting force .Besides the storage ,real-time display, on-line monitoring of the collected
data and the creation of empirical formula can be completed too .Through the
measurements and experiments of the power signal ,it proved that the test system which
baseded on LabVIEW and microcontroller is convenient, low-cost, practical, and reliable
.
The atical specifically introduce the structural composition and test process of the
cutting force test system , develope the design of cutting force test system and determine
the selection of the microcontroller and the components. Besides,it designed the circuit
diagram of the hardware of cutting force test system,drawing the flow chart of process
and write a test program.These provides a good user interface and make the operation
simple and easy.
Keywords : LabVIEW microcontroller cutting force collected data
Commented [lzg1]: ???
Commented [lzg2]: Save?
目 录
1 绪论 ................................................................1
1.1 引言........................................................................................................................1
1.2 课题背景................................................................................................................1
1.3 本文研究的主要内容............................................................................................1
1.4 国内外发展现状....................................................................................................2
2 切削力测试系统的总体设计 ............................................4
2.1 总体方案................................................................................................................4
2.2 分析切削力测试系统结构....................................................................................4
2.2.1 测试系统硬件组成..........................................4
2.2.2 测试系统软件分析..........................................4
2.3 分析切削力硬件调试的实现过程........................................................................6
3 硬件设计 ............................................................7
3.1 单片机的概述........................................................................................................7
3.1.1 单片机的发展历史..........................................7
3.1.2 单片机的特点..............................................7
3.1.3 单片机的应用..............................................7
3.2 传感器采集电路....................................................................................................8
3.3 A/D 转换电路 ......................................................................................................10
3.4 串口通讯设计......................................................................................................12
3.5 电源电路设计......................................................................................................14
4 元器件介绍 .........................................................16
4.1 单片机 89C51 .....................................................................................................16
4.1.1 主要特性.................................................16
4.1.2 内部结构.................................................16
4.1.3 外部特性.................................................17
4.2 模/数转换器 ADC0809 .......................................................................................18
4.2.1 主要特性.................................................18
4.2.2 内部结构.................................................18
4.2.3 外部特性.................................................18
4.2.4ADC0809 的工作过程........................................19
4.3 地址锁存器 74LS373 ..........................................................................................19
4.3.1 地址锁存器功能...........................................20
4.3.2 工作原理.................................................21
4.4 数据存储器的扩展..............................................................................................21
4.4.1 外部特性.................................................21
4.4.2 操作方式.................................................22
4.5 分频器 74LS74 ...................................................................................................22
4.6 采样保持器的选型.............................................................................................23
4.6.1 主要性能 ................................................23
4.6.2 外部特性.................................................23
4.6.3 内部结构.................................................24
4.6.4 工作原理.................................................24
5 软件设计 ...........................................................26
5.1 单片机部分的设计..............................................................................................26
5.1.1 初始化程序...............................................26
5.1.2 数据采集部分的程序设计...................................26
5.1.3 串行部分的程序设计 ......................................27
5.1.4 串行口的程序设计 ........................................28
5.1.5 单片机查询程序 ..........................................29
5.2 虚拟仪器部分的设计.........................................................................................29
5.2.1 切削力测量系统的标定及经验公式创建.......................29
5.2.2 多通道数据采集模块的创建 ................................32
5.2.3 数据存储及回放 ..........................................34
6 调试 ...............................................................35
6.1 PCB 设计 .............................................................................................................35
6.2 印刷板图设计中应注意事项..............................................................................36
6.3 元件列表的生成..................................................................................................37
7 结论 ...............................................................38
谢辞 .................................................................39
参考文献 .............................................................40
附录一 ...............................................................41
附录二 ...............................................................42
附录三 ...............................................................43
外文资料 .............................................................44
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