远程实验操作平台设计与实现

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1、学校代号10536学号12111040994分类号TP315密级公开硕士学位论文远程实验操作平台设计与实现学位申请人姓名宾峰所在学院物理与电子科学学院指导教师唐立军（教授）学科专业电子科学与技术研究方向电路与系统论文提交日期2015年5月学校代号：10536学号：12111040994密级：公开长沙理工大学硕士学位论文远程实验操作平台设计与实现学位申请人姓名宾峰指导教师唐立军(教授)所在学院物理与电子科学学院专业名称电子科学与技术论文提交日期2015年5月论文答辩日期2015年5月23日答辩委员会主席黎福海（教授

2、）DesignandrealizationofdistanceexperimentaloperationalplatformbyBINFengB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectronicScienceandTechnologyinChangshaUniversityo

3、fScience&TechnologySupervisorProfessorTangLijunMay,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研资成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日＾日ｊ学ｆｔ论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保

4、留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查闽和借阅。本人授权长沙理工大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。同时，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。＾２、不保激曰＂＂（Ｖ），ｇ在Ｗ上相应方框内打如作者签名：＾日期：少乎（叫日导

5、職名日期贫片．尸／摘要针对远程开放实验教学和实验仪器设备远程操作的需求，结合迈克尔逊干涉仪在大学物理光学实验中被普遍使用的特点，本文以迈克尔逊干涉仪为实验研究对象，设计了一个远程实验操作平台。从分析远程操作迈克尔逊干涉仪的功能需求出发，确定本操作平台由自动测量模块、操作模块、监视模块、控制模块和交互模块五个功能模块构成，分别对各个模块的多种实现方案进行分析对比，选取最合适方案综合出系统整体架构。从分辨率、准确性、稳定性等方面考虑，分析对比了自动测量模块的微调手轮移动距离的自动测量方案设计和干涉条纹自动计数方案

6、设计，分别确定了利用步进电机步距角测量移动距离的方案和采用OV7725摄像头传感器摄像分析干涉条纹的方案；从分辨率和平稳性等方面考虑，确定了步进电机的选型为二相四线步进电机42BYGHM809的方案和步进电机驱动芯片选为细分驱动芯片THB6128的方案；从技术实现难度和成本考虑，监视模块采用网络摄像头的方案；从处理器的时钟频率和内存大小等方面考虑，确定了控制模块的处理器选为飞思卡尔的MK60FX512VLQ15芯片的方案；从效率和便捷性等方面考虑，分析对比了交互模块的软件系统体系结构、网络通信方案设计和实验现场交

7、互模块方案设计，分别确定了C/S结构、W5200以太网芯片和LCD触摸屏的方案。分别对五个功能模块进行了详细的设计。其中自动测量模块的设计包括OV7725摄像头驱动程序设计、图像采集程序设计和干涉条纹自动计数算法的设计；操作模块的设计主要是以细分驱动芯片THB6128和光耦隔离器为核心的细分驱动器的设计；监视模块主要介绍了网络摄像头的应用设计；控制模块的设计包括处理器最小系统设计、主程序中的用户管理任务和测控任务的软件设计；交互模块的设计包括客户端登陆界面和实验界面的设计、W5200芯片驱动电路设计、数据安全设计

8、和LCD触摸屏接口设计。对细分驱动器和干涉条纹自动计数算法分别进行了测试，测试结果表明：细分驱动器产生的正弦细分波形准确，干涉条纹的计数精度高。最后使用本操作平台，顺利完成了迈克尔逊干涉实验的全部环节，干涉条纹监视效果清晰，并且测得的He-Ne激光波长结果误差最大不超过1.3/‰。关键词：远程实验；操作平台；OV7725；W5200；THB6128IABSTRACTFor