基于AVR单片机的纳米材料制备设备控制器

发布时间：2017-08-05 16:04

  本文关键词：基于AVR单片机的纳米材料制备设备控制器

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【摘要】：随着纳米技术的发展,纳米材料得到了广泛的研究和应用,一系列新型的纳米材料制备设备也应运而生。机械合金化法是目前制备纳米材料的主要方法之一,其原理是将两种或两种以上的物质放在高能球磨机中球磨,在特定的条件下使材料发生界面反应,得到纳米材料。球磨机在工作中拥有很高的动能和内能,所以安全性成为机械合金化法制备设备的第一要素,本文设计了一种工业级纳米材料制备设备控制器,在满足了安全性要求的同时,更具有便捷性、人性化、自动化等优点。本论文的主要内容包括控制器的主体设计、电路设计和程序设计三个部分。首先,本文以CJM-SY-A型机床的架构和工业可编程控制器的思想为基础,阐述了控制器的设计思路,并对各个模块进行了耦合分析。然后,本文基于ATmega8微型处理器,设计了一套完备的控制系统。其次,本文硬件方面集成了PT100测温电路、液晶显示屏、温控报警电路和多路继电器等模块,并采用EMI电源滤波器设计,增强了控制器的高频抗干扰性。再次,本文在软件方面采用了定时器节点轮询方案,并为数据采集增加了滤波算法,优化了控制程序的数据结构,液晶显示屏和控制面板拥有一套高效稳定的通信协议,界面美观,操作简便。最后,本文通过完成印制电路板,对控制器进行了系统性的整体测试,检验了设计的可靠性和合理性。
【关键词】：ATmega8 纳米材料制备设备 工业控制器 EMI电源滤波器
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 纳米材料制备的数字化改造9-10
• 1.1.2 控制器的发展及研究现状10-11
• 1.1.3 国产控制器存在的问题11
• 1.2 课题研究的意义11-12
• 1.3 课题研究的内容及论文结构安排12-14
• 1.3.1 课题研究内容12-13
• 1.3.2 论文结构安排13-14
• 第2章 控制器总体设计14-23
• 2.1 机床结构与工作原理14-15
• 2.2 控制器的结构与工作原理15-19
• 2.2.1 控制器的结构15-16
• 2.2.2 控制器的工作原理16-18
• 2.2.3 控制器和机床的耦合性分析18-19
• 2.3 控制系统总体硬件设计19-20
• 2.4 控制器系统总体软件设计20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第3章 硬件系统电路设计23-40
• 3.1 单片机模块的介绍与电路设计23-27
• 3.1.1 单片机芯片的介绍23-26
• 3.1.2 单片机核心电路26-27
• 3.2 电源电路设计27-34
• 3.2.1 220VAC转 24VDC27-31
• 3.2.2 24VDC转 5VDC31-34
• 3.3 输入电路设计34-37
• 3.3.1 测温电路34-36
• 3.3.2 限位检测电路36
• 3.3.3 按键电路36-37
• 3.4 输出电路设计37-39
• 3.4.1 报警电路37-38
• 3.4.2 继电器控制电路38-39
• 3.4.3 显示屏模块接口39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 单片机程序设计40-58
• 4.1 单片机程序的总体设计40-45
• 4.1.1 开发环境简介40-41
• 4.1.2 单片机整体程序规划41-42
• 4.1.3 定时器程序设计42-43
• 4.1.4 看门狗程序设计43-45
• 4.2 LCD显示屏通信程序设计45-48
• 4.2.1 命令传输协议和用户指令集45-48
• 4.2.2 数据传输协议48
• 4.3 数字量输入和输出程序设计48-55
• 4.3.1 输入程序设计49-51
• 4.3.2 输出程序设计51-53
• 4.3.3 自动处理程序设计53-55
• 4.4 模拟量输入程序设计55-57
• 4.4.1 ADC的初始化和启动程序56
• 4.4.2 滤波算法程序设计56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 系统测试58-63
• 5.1 硬件测试58-61
• 5.1.1 输入输出端口架构59-60
• 5.1.2 工作过程分析与测试60-61
• 5.2 程序测试61-62
• 5.2.1 控制程序测试61
• 5.2.2 显示程序测试61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 作者简介68

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本文编号：625710