马达驱动系统之 USB 型人机监控介面设计
罗永昌 国立勤益科技大学 luoyc@mail.ncut.edu.tw 摘要
本论文目的在於设计电脑端之 USB 型人机介 面以实现马达驱动器系统的监控.USB 因为具有特 殊优势在现今已取代许多传统的连接埠.本论文使 用 HID 群组作为 USB 装置的设计,建构出一个马 达驱动系统的人机介面,对此驱动系统进行马达的 位置以及电流监控.本论文使用 8 位元 PIC 微控制 器系列的 PIC18F4550 来实现监控以及 USB 传输的 控制,并且使用 LabVIEW 设计电脑端的人机介面, 实现以电脑进行马达驱动系统的监控. 关键字:通用串列汇流排,监控人机介面
陈正捷 国立勤益科技大学 k9999plus@yahoo.com.tw
外部硬体与电脑连接的时候,不必经过繁杂的设定 即可自动识别外部硬体,藉此实现了硬体热插拔与 即插即用的功能,使得装置的使用更为简易方便. USB 介面的特点具有容易运用在各式各样的周边 装置,广泛的应用范围,同步传输的频宽,使用上 的灵活性与稳定性,与电脑之间完善的整合性,价 格低廉以及升级容易,使得其已经成为电脑外接装 置领域发展最广的技术 本文以 HID 群组作为 USB . 的监控装置.原本 HID 群组是针对像是键盘,滑鼠 之类的输入装置进行设定及规划,然而对於需要透 过双向传输,以及适当频率来执行资料交换的装置 而言,这是一种容易设计以及运用的范例与基础架 构.此外在微软新版的作业系统当中,都已经整合 入 HID 群组的驱动程式,不需要另外为新装置撰写 电脑端的驱动程式,而在外部装置的韧体当中也仅 需些许的程式即可达到 HID 群组的辨识,这些都可 以大幅简化装置的设计流程.而在此延伸类型的 HID 装置,如同机械手臂,I/O 监控系统一般,可 设计成在驱动装置上透过多组开关来达成控制输 出装置,并利用撷取装置达到输入装置的监看. 电脑端的人机介面是使用美商国家仪器公司 所设计的一套图形控制式程式软体 LabVIEW. LabVIEW 是一套应用於实验室中 作为仪表设计或 , 是控制用的软体,其应用场合可在工厂监控,医学 工程,航太工程等,藉由周边 I/O 的控制达到对於 马达的即时线上控制[2],或者加入智慧型演算法分 析资讯进而执行监控[3-4].与传统文字形式的程式 语言不同,其程式架构包括作为 I/O 元件以达成人 机介面显示的前置面板视窗,使用特殊程式方块设 计功能的程式方块视窗,以及将其组合连接起来的 图像与连接器视窗.并且 LabVIEW 可以结合动态 连结程式库来扩充原本没有的功能,使得其功能设 计的范围更加扩大.本研究则是在 LabVIEW 之中 结合 HID 群组的动态连结程式库,使得人机介面能 够使用 HID 群组叙述的外部装置,进行双向的资料 传输以达成监控目的.本论文的实作架构是利用电 脑端的人机介面,下达对於马达驱动系统的控制命 令 使用人工介面装置群组的方式经由 USB 传达至 , PIC18F4550 之中,在 PIC18F4550 之中加入闭回路 控制程式,运用脉波宽度调变来控制驱动系统中的 开关导通时间,进而改变输出至马达的电压.另外 PIC18F4550 将马达的资讯经由 USB 传至电脑端的 人机介面中显示,以达到利用人机介面进行监控的 效果.
Abstract
A USB Interface on PC to monitor the motor drive system is designed in this paper. USB can be used to substitute for the traditional I/O port because which has particular advantages. First, the HID class is used to design the USB device to communicate PC and motor drive system. The designed USB device can monitor the rotational shaft position and current of motor real-time. Then, an 8-bit PIC micro-controller PIC18F4550 is used to implement the USB monitor device, and the LabVIEW is used to design the interface on PC. Keyword: Universal Serial Bus,monitor interface

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