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控制方式 开环
通信方式 RS-232串行通信 本科毕业设计说明书（论文） 第 8页 共47页
其他功能要求如下：
(1)为减小电机负载，机械部件的重量应尽可能减小；
(2)硬件功能模块划分得当，便于判断故障和文修；
(3)系统结构硬件扩展性能好，为系统的升级提供方便；
(4)软件结构设计合理，便于修改和扩充；
(5)可开环控制，也可以增加测量模块及器件(如感应编码器等)构成半闭环控
制；
(6)系统显示界面应尽可能以形象和直观的方式给予显示，便于操作者观察
和使用；
2.3.硬件组成
三文精密工作台硬件组成包括：上位机、下位机核心板、步进电机驱动器，
如图 2.2 所示。
图 2.2 三文精密工作台硬件组成
2.3.1.上位机
上位机是 X-Y-Z 三文工作台操作系统的软件功能载体，工作台操作系统采
用 Visual Basic 6.0。基于 Windows XP 系统已开发成功，并已打包压缩成可执行
文件， 操作者使用前在上位机上安装即可。 系统程序的硬件环境和软件环境要求：
(1)硬件环境
①486DX／66MHz 或更高的处理器：
②16MB以上的内存；
③主板上带有 RS-232 串行口；
④VGA或分辨率更高的显视器。
(2)软件环境
Windows 95或更高版本，或 Windows NT4．0 或更高版本的操作软件系统。
2.3.2.下位机核心板
下位机核心板是系统的下位机控制模块，主要功能是接收PC机传来的控制
信号并响应，向步进电机驱动器发出控制脉冲序列，控制步进电机运动，以实现
X-Y工作台的插补运动。
下位机核心板主要由电源电路、晶振电路、复位电路、接口电路和通信电路
组成。电源电路主要给核心板提供稳定的电源电压；晶振电路向核心板提供稳定
的时钟频率脉冲；复位电路可以在系统发生错误或系统调试时手动复位；接口电
路用于单片机数据采集或输出控制命令；通信电路主要为了实现PC 机和单片机
之问的通信，使上位机能向下位机发送控制指令，下位机接收控制指令并执行指
令动作，其性能直接影响着系统的稳定性和效率。
2.3.3.步进电机驱动器
步进电机并不能像普通的直流电机和交流电机那样在常规下使用， 它必须加
上环形脉冲分配器、功率驱动电路等组成的驱动系统驱动方可使用。本次毕业设
计对步进电机驱动器不进行单独设计， 依据系统的性能要求选择市场上可购买的
步进电机驱动器。
2.4.工作坐标系的确定
三文精密工作台工作时，必须先确定工作台参考点，也就是确定工作台的x
轴、Y轴和 Z轴的相对位置参数。否则，会发生工作台越界运行等情况，影响系
统的安全。三文精密工作台的坐标系由工作台坐标系和软件坐标系两部分组成。
三文精密工作台坐标系的设定可由操作者自行完成，通过手动控制 X-Y 二
文工作台运行到工作台的零点位置，然后手动控制 Z 轴运动到将 Z 轴的零点位
置，最后将此位置设为坐标原点。软件坐标系是指在上位机界面上为了显示三文
精密工作台实时运动的方位信息建立的坐标系。 上述两个坐标系中的坐标一一对
应。
2.5. 本章小结
（1）根据基因芯片点样技术的要求，确定三文精密工作台及其控制系统的
的设计方案及设计指标。
（2）依据三文精密工作台的设计方案和设计指标，确定工作台的硬件组成。
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