第一篇：精密儀器實驗1

《精密儀器設計》實驗一

——測量顯微鏡使用、結構分析與設計

一、目的熟悉測量顯微鏡的測量使用過程，了解測量顯微鏡的結構組成，掌握精密儀器中機械系統的工作原理及主要結構。

二、內容

1、用測量顯微鏡測量電路板過孔的直徑尺寸。設計測量方案、進行測量、記錄數據、分析數據、處理數據、并給出測量結果（D±ΔD）。

2、分析測量顯微鏡的結構及功能，給出該儀器的性能指標，畫出系統的結構布局圖。

3、分析測量顯微鏡的誤差來源及其對測量結果的影響。

4、找出測量顯微鏡中包括的機械傳動機構，分析各自的傳動比/系數，畫出結構簡圖。

5、找出測量顯微鏡中的導向機構，分析其結構類型。

6、設計一針對小孔直徑尺寸自動測量的測量顯微鏡的結構，畫出系統框圖、結構布局圖。

7、畫一個部件（三個零件以上）的機械裝配圖。

三、要求

1、課前完成預習報告，設計測量數據表格等；

2、課上完成實驗內容，做好實驗記錄；完成實驗報告——A4手寫，注意格式。

3*、申請附加2學時，上機用AutoCAD繪制測量顯微鏡工作臺的機械裝配圖。

四、時間安排

課上4-6學時，課下4學時。

安排：每班3組，每組10人。

第二篇：精密儀器實驗二報告

精密工作臺控制系統設計

摘要

為了實現利用單片機軟、硬件系統通過三相或四相步進電動機實現精密工作臺位移、速度（滿足電機的加、減速特性）、方向、定位的控制。本設計采用STC89C51為中央處理器模塊；利用L298N為核心設計驅動模塊驅動工作臺工作；利用LCD1602作為顯示模塊，顯示工作臺相關運動參數。

關鍵詞：電機驅動 STC8951 L298N LCD1602

Abstract In order to achieve the use of single-chip microcomputer software and hardware system through three phase and four phase step motor to realize precision worktable displacement and speed(meet motor, deceleration features), direction, position control.This design adopts the STC89C51 as the central processor module;Used L298N driver module driven workbench as the core design work;Using LCD1602 as a display module, display the workbench relative motion parameters.目錄

I.題目..................................................1 2.引言.................................................1 3.方案論證與選擇.......................................1 3.1.系統控制部分選擇....................................1 3.2.單片機顯示接口電路選擇.............................1 3.3.驅動電路選擇........................................1 4.系統結構框圖..........................................3 5.系統設計及線路圖和流程圖..............................3 6.系統調試..............................................4 7.總結.................................................5 8．附件..................................................5

一、題目 精密工作臺控制系統設計。

二、引言

精密工作臺作為精密工程中的一種典型結構,在精密加工、精密測試和精密機械中被廣泛應用。因此,精密工作臺定位控制系統的研究越來越受到人們的重視。國外(如美國、日本等)在微位移控制技術方面研究得比較多,技術己經比較成熟,已研制出行程50mm、定位精度達士0.01um的精密工作臺。國內許多單位(如清華大學、東南大學、長春光機所等)也在從事這方面的工作,也己研制出行程在幾十~幾百微米精密工作臺,定位精度達到士0.05um。但目前國內行程在幾十毫米的精密工作臺研制得還比較少,而且定位速度也較低。但從實際應用來看,低速、小行程的精密工作臺存在很大的局限性,難以滿足一些精密工程中的需要。為此,我們開發研制了一種新型的精密工作臺,主要利用壓電陶瓷微位移器進行精密定位,由微機進行總體閉環控制,從而滿足實際工作中大行程、高速度、高精度的要求。

本定位系統是為電機驅動系統的工作臺精密定位而研制的。

三、方案論證和選擇 3.1 系統控制部分選擇

原本打算使用AT系列51單片機，因為它很常見，使用起來很方便，但是后來發現我的下載器下載不了，因為我的下載器是STC公司開發的下載軟件，由此，本部分選用以STC89C52為核心的系統最小模塊。

3.2.單片機顯示接口電路選擇

輸出數據顯示部分利用LCD1602是因為1602硬件鏈接很方便，并且鑒于本身對顯示沒有特別要求，自己使用過1602，所以就選擇LCD1602進行數據顯示。即本設計采用AT89S52單片機做為控制器。

3.3驅動電路選擇

選用步進電機L298N。類型：兩相四線八拍。步進電機工作原理

步進電機是數字控制電機，它將脈沖信號轉變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉動一個角度，因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為反應式步進電機（簡稱VR）、永磁式步進電機（簡稱PM）和混合式步進電機（簡稱HB）。

特點：它是通過輸入脈沖信號來進行控制的;電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定；電機的轉速由脈沖信號頻率決定。3.3.1 驅動芯片L298N介紹：

L298N 為SGS-THOMSON Microelectronics 所出產的的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。使用L298N芯片驅動電機，該芯片可以驅

動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅動兩臺直流電機，還可以用來驅動繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。雙全橋步進電機專用驅動芯片(Dual Full-Bridge Driver)，內部包含4信道邏輯驅動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅動器，可同時驅動2個二相或1個四相步進電機，內含二 個H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯準位信號，可驅動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調節輸出電壓；此芯片可直接由單片機的IO端口來提供模擬時序信號。

主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續工作電流為2A；額定功率25W。

3.3.2 電機工作的八個狀態：

1、在A與A-正電壓，B與B-不給電懸空；

2、在A與A-正電壓，B與B-也給正電壓；

3、A與A-不給電壓懸空，B與B-正電壓；

4、A與A-給負電壓，B與B-給正電壓；

5、A與A-給負電壓，B與B-不給懸空；

6、A與A-給負電壓，B與B-給負電壓；

7、A與A-不給電懸空，B與B-給負電壓；

8、A與給正電壓，B與B-給負電壓；

5.4 控制時序如下圖1所示： 圖1 控制時序圖

電機工作時序圖如下圖2所示。

脈沖信號

B相 A相

C相

D相

圖2 電機工作時序

四、系統結構框圖

系統整體由電源模塊、中央處理模塊、電機驅動模塊、顯示模塊4個模塊構成，其中中央處理模塊選擇以STC89C51單片機為核心的最小系統；電機驅動模塊選擇L298N驅動芯片加外圍電路構成；顯示模塊選擇LCD1602液晶顯示屏控制。整體框圖如下圖3所示。

多路電源選擇模塊系統控制模塊電機驅動模塊工作臺顯示模塊 圖3 系統整體框圖

五、系統設計及線路圖和流程圖 5.1 系統硬件線路圖

根據自己選擇的各個模塊，通過閱讀各個模塊的芯片的各個管腳的工作機制和相關性能指標，確定芯片的外圍電路，最終設計總體電路并進行編程仿真，其中系統整體線路圖如下圖4所示。

圖4 系統整體線路圖

5.2 系統軟件流程圖如下圖5所示。

Y查詢按鍵1是否按下N查詢按鍵2是否按下N查詢按鍵3是否按下N速度參數+1查詢按鍵4是否按下NN是否開始NY按鍵5是否按下N按鍵6是否按下Y驅動電機旋轉固定參數Y旋轉圈數+1Y將方向標志取反Y將開關標志位取反LCD初始化開始

Y按所設方向參數驅動八拍N開關標志是否為開Y圖5 系統軟件流程圖

六、系統調試

原本我想使用驅動芯片2003，但是經過查閱資料了解到2003的電壓不足以控制電機驅動工作臺，后來我加了功率放大電路后，仿真結果是可以實現，但是實際并不能很好的達到預期目標，后來不得不更改了驅動部分方案，改用以L298N驅動芯片為核心的驅動電路。更換方案后遇到的問題及解決方案如下： 顯示屏部分

問題1：LCD顯示屏背景不亮。

解決方法：在確定顯示屏亮度調節管腳和15，16管腳沒有接錯后，我利用萬用表測試LCD各個管腳電壓，最終發現在焊接的16排插孔中有一個插孔不能很好的導電，使LCD根本沒有正常通電，經過更改后問題得到解決。問題2：LCD白屏（不現實數據）。

解決方法：在確定硬件焊接沒有問題之后，我通過調節調節亮度的滑動變阻器，后來達到能夠成功顯示。驅動模塊

問題3：電機不工作。

解決方案：通過檢查電路連接，發現我的兩排地線并沒有鏈接，只是孤立的存在，后來更改以后電機僅僅是抖動并不轉；我又通過改變脈沖頻率，由最初的毫妙級改為微妙級，并沒有起到作用，然后我用萬用表對298管腳逐腳測試，發現開關打開時電機4個輸出管教電壓三個為有電壓，一個為0V，開關斷開是四個輸出管教全部輸出為5V，開始懷疑驅動芯片有問題，更換電路芯片以后，電機工作正常，因為知道L298的最大承受電源電壓為46V，所以自然的認為芯片是好使的，這段調試花費了時間較多。

七、總結

通過本次試驗我掌握精密儀器控制系統的設計方法，掌握了驅動芯片L298N的相關工作原理，并成功實現了利用單片機軟、硬件系統通過三相或四相步進電動機實現精密工作臺位移、速度、方向、定位的控制。

此外對于這次試驗不得不承認自己犯了很多比較低級的錯誤，電路焊接的馬虎，編程時的粗心增加了很多不必要的工作量，更加深刻懂得了磨刀不誤砍柴工的道理。

我懂得了最重要的一個道理是：任何一個電路的設計都是基于芯片的工作原理，如果能夠好好的看透芯片資料，了解每一個管腳的作用以及工作機制，再去設計硬件編程。

八、附件 8.1.實驗目的

1.掌握精密儀器控制系統的設計方法，利用單片機軟、硬件系統通過三相或四相步進電動機實現精密工作臺位移、速度（滿足電機的加、減速特性）、方向、定位的控制。

2.硬件方面完成控制電路板的設計和實現。3.掌握電機控制軟件編程。

8.2.實驗任務

（1）系統任務分析、原理分析。（2）選擇步進電動機參數。

（3）設計步進電動機開環伺服控制系統。

（4）步進電動機開環伺服控制單片機軟、硬件系統制作及調試。（5）精密工作臺開環伺服控制系統連接及調試。（6）完成預習思考題。

（7）查閱資料，掌握驅動芯片L298的工作原理。

8.3.系統要求及任務分析

8.3.1.實驗要求

系統為開環伺服系統，執行元件為步進電動機，傳動機構為絲杠螺母副。工作臺脈沖當量：δ=0.01 mm /脈沖；最大運動速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空載啟動時間=25ms。8.3.2 任務分析

實驗預期實現步進電機的精確控制，再由絲杠和螺母的配合把步進電機的轉動轉變為精密工作臺的直線運動，從而實現精密工作臺的速度、方向和定位控制。

8.3.3 實驗設備：精密工作臺(DZH50 P4 04，絲杠螺母副導程4mm)、步進電動機(57BYGH210)及硬件系統所需各種元件和芯片。

8.4.思考題解答

（1）精密儀器控制系統設計的關鍵是什么？

答：精密儀器控制系統的關鍵：分別是系統的穩定性和系統的精確性，要保證電路的焊接工藝以提高系統的穩定性，要高效準確的控制又要有簡單有效的傳動機構來。提高系統控制的精確性。

（2）若精密工作臺的脈沖當量δ=0.001 mm /脈沖，該系統應增加什么機構滿足要求？

答：軟件改進方法：需要加入D/A將一拍分成十拍進行控制，以便達到精度要求。

硬件改進方法：需要增加一級齒輪傳動機構，保證齒輪與螺桿傳動比為1:10，以便達到精度要求。

第三篇：精密儀器管理制度

精密儀器管理制度

為規范精密儀器的管理,確保精密儀器的正常及其正常使用特制定本制度。

一、儀器使用人員應嚴格執行本制度，規范精密儀器的使用及其記錄。

二、精密儀器室應建立在通風、干燥、防震、無日光直射、溫度相對穩定、不受化學試劑腐蝕的地方。同時，儀器要求放置整齊，并有防塵罩。

三、精密儀器應建立檔案和使用登記，制訂操作規程，精密儀器設備的管理要做到定人保管，定室存放，定期保養，定期校驗，保證儀器處于良好狀態；

四、工作人員進入精密儀器室，必須穿工作服，儀器管理和操作人員應對精密儀器室進行衛生清掃，確保其清潔，無關人員未經批準，不得進入。

五、儀器使用人開機前應檢查儀器是否歸位，如未歸位應及時報告。檢查完畢，接通電源，嚴格按操作規程和注意事項操作精密儀器，操作完畢，儀器應復位。

六、儀器操作及使用人員必須經過專門培訓，熟悉設備的性能、特點和基本操作方法，并具有一定的保養和檢修能力。未經培訓的人員不得擅自使用該儀器設備；

七、儀器使用過程中出現異常現象、故障或機件損壞，以及故障處理過程等必須記錄在案，并向部門負責人匯報。

質量檢測中心

第四篇：精密儀器管理制度

精密儀器管理制度

一、精密儀器日常維護

1、做好儀器入庫登記，建立臺賬。

2、儀器分類置放，擺放整齊。

3、不定期對儀器進行檢查、維修與保養，掌握儀器的性能以及使用情況。

4、若儀器長期不使用，應將電池卸下分開存放，并且電池每月應充電一次。

5、搞好儀器室的日常衛生，保持儀器室的衛生整潔。

二、精密儀器借領規定

1、學生實習時憑學生證或由實習指導老師到儀器室辦理借領手續，以小組為單位領取儀器，小組長簽名后方可領出儀器。

2、領儀器時應當場清點檢查，實物與清單是否相符，儀器及其附件是否齊全，背帶及提手是否牢固，腳架是否完好等，如有缺損，應立即補領或更換。

3、學生借出儀器后，應愛惜自己的儀器，不得與其他小組擅自調換和轉借。

4、實習結束應及時收撿儀器，送還借領處檢查驗收，辦理歸還手續。如有遺失或損壞，應寫出書面報告說明情況，并按有關規定給予賠償。

5、精密儀器原則上不外借，特殊情況需外借時需經系領導批準，并辦理借領手續。

第五篇：大型精密儀器操作規程

大型精密儀器操作規程

第一章 總則

第一條 儀器設備是學校固定資產的重要組成部分，是提高教學質量，保證教學、科研、生產順利進行的重要物質條件。要合理購置，妥善使用，加強維修，科學管理。

第二條 貫徹“統一領導、分級管理”的原則。在主管校長的領導下，實驗中心主管全校儀器設備的計劃、購置和管理工作。各系負責本專業儀器設備的使用和維護管理。各實驗室應配備專職物資管理人員，負責本室儀器設備的賬卡物管理，并與主管部門經常保持業務聯系以保證管理渠道暢通；管理人員要力求穩定，必須調動工作時，要認真辦好移交手續。

第三條 全校師生員工要嚴格執行各項規章制度，對實驗儀器設未按規定辦理手續者，不得任意拆卸、改裝、出借、調撥及攜出校外。

第四條無論何種經費來源和何種渠道（包括事業、科研、自籌經費、各種基金、捐贈或其他途徑）增添的儀器設備，只要產權屬于本校，都要納入本辦法管理范圍。

第二章管理職責

第五條實驗中心主要職責：

（一）貫徹執行國家有關的方針、政策、法令、法規，擬定學校有關儀器設備管理的規章制度，并組織其實施，檢查落實執行情況；

（二）組織制訂全校實驗用儀器設備購置計劃，負責設備經費的分配使用和設備采購工作，審定設備采購合同條款，辦理進口設備報關、免稅手續；

（三）監督、檢查儀器設備的驗收工作；

（四）建立全校儀器設備固定資產賬、卡，負責儀器設備的統計工作；

（五）加強儀器設備使用績效的考核、評估工作，提高使用效益；

（六）審批、辦理儀器設備的處置事宜，包括儀器設備的變更、轉讓、調撥、租借、報損、報失、報

廢及廢舊物品的處理等，必要時可在全校范圍內調度、調配儀器設備；

（七）依法查處儀器設備管理中的違法違規行為。

第六條系、所、中心、部、處(室)等部門負責人和管理人員的主要職責：

（一）負責本單位儀器設備的購置申請、計劃編報工作；

（二）參與本單位儀器設備的采購、驗收工作；

（三）建立并保管好本單位儀器設備固定資產賬、卡，保證賬、物、卡相符；

（四）負責本單位儀器設備的領用、調配、借用、報廢、報損、報失等事宜的申辦工作；

（五）組織有關法規、政策的貫徹執行，做好設備管理的考核、評比工作。

第七條實驗室專、兼職儀器設備管理人員具體負責本室儀器設備的領用、安裝、調試、使用、維修、維護、保養、標定、計量、調度等管理工作，建立并保管好本室固定資產賬、卡及技術檔案資料，做好主要儀器設備使用情況及成果的統計工作。

第八條儀器設備的商檢、索賠由采購單位負責。

長沙師范專科學校動漫與設計一體化實驗室