遠程實驗操作平臺設計與實現(xiàn).pdf

1、針對遠程開放實驗教學和實驗儀器設備遠程操作的需求，結(jié)合邁克爾遜干涉儀在大學物理光學實驗中被普遍使用的特點，本文以邁克爾遜干涉儀為實驗研究對象，設計了一個遠程實驗操作平臺。
　　從分析遠程操作邁克爾遜干涉儀的功能需求出發(fā)，確定本操作平臺由自動測量模塊、操作模塊、監(jiān)視模塊、控制模塊和交互模塊五個功能模塊構(gòu)成，分別對各個模塊的多種實現(xiàn)方案進行分析對比，選取最合適方案綜合出系統(tǒng)整體架構(gòu)。從分辨率、準確性、穩(wěn)定性等方面考慮，分析對比了自動測

2、量模塊的微調(diào)手輪移動距離的自動測量方案設計和干涉條紋自動計數(shù)方案設計，分別確定了利用步進電機步距角測量移動距離的方案和采用OV7725攝像頭傳感器攝像分析干涉條紋的方案；從分辨率和平穩(wěn)性等方面考慮，確定了步進電機的選型為二相四線步進電機42BYGHM809的方案和步進電機驅(qū)動芯片選為細分驅(qū)動芯片THB6128的方案；從技術實現(xiàn)難度和成本考慮，監(jiān)視模塊采用網(wǎng)絡攝像頭的方案；從處理器的時鐘頻率和內(nèi)存大小等方面考慮，確定了控制模塊的處理器選為

3、飛思卡爾的MK60FX512VLQ15芯片的方案；從效率和便捷性等方面考慮，分析對比了交互模塊的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡通信方案設計和實驗現(xiàn)場交互模塊方案設計，分別確定了C/S結(jié)構(gòu)、W5200以太網(wǎng)芯片和LCD觸摸屏的方案。
　　分別對五個功能模塊進行了詳細的設計。其中自動測量模塊的設計包括OV7725攝像頭驅(qū)動程序設計、圖像采集程序設計和干涉條紋自動計數(shù)算法的設計；操作模塊的設計主要是以細分驅(qū)動芯片 THB6128和光耦隔離器為核

4、心的細分驅(qū)動器的設計；監(jiān)視模塊主要介紹了網(wǎng)絡攝像頭的應用設計；控制模塊的設計包括處理器最小系統(tǒng)設計、主程序中的用戶管理任務和測控任務的軟件設計；交互模塊的設計包括客戶端登陸界面和實驗界面的設計、W5200芯片驅(qū)動電路設計、數(shù)據(jù)安全設計和LCD觸摸屏接口設計。
　　對細分驅(qū)動器和干涉條紋自動計數(shù)算法分別進行了測試，測試結(jié)果表明：細分驅(qū)動器產(chǎn)生的正弦細分波形準確，干涉條紋的計數(shù)精度高。最后使用本操作平臺，順利完成了邁克爾遜干涉實驗的全