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机械电子工程专业论文 三维牵引床控制系统设计 PDF转Word文字

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发布时间:2014-04-02 08:00   浏览次数:

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 摘 要
本文对三维牵引床计算机控制系统设计方法进行了探讨,并设计出一套简单 的控制系统。在硬件上,由上位机和下位机两部分组成。上位机采用PC机,主要 实现与用户交互τ完成参数和命令的输入。下位机采用P89C5IRD2单片机,并将单 片机作为控制系统的核心。下位机根据设备的实时数据和程序运行的结果发出控 制指令,实现预定的运动位移和速度。上位机采用Visual Basic 6.0作为开发工具, 下位机采用代码效率最高的汇编语言进行开发。
三维牵引床具有主牵、傾角、旋转三个运动,这三个运动各自独立且需要对 其位移和速度进行控制。本次设计釆用混合式步进电机作为动力源。单片机发出 控制指令(计数初值)给定时计数芯片8254,8254在模式3下工作时便发出与指 令值对应的一定频率的方波。方波送给步进电机驱动器时电机产生与方波频率成 正比的转动速度。为了提高位移控制的精度采用闭环控制。在设备侧安装了三个 传感器用以检测三个运动的实时位置。单片机采集到实时位置数据后,经过一系 列的运算决定下一步应发出的指令^进而将指令发送出去。为了方便操作,在上 位机用Visual Basic 6.0开发出一套人机界面,操作人员的工作在人机界面上完成, 操作十分方便。
经过联机调试,下位机能够正确接受来自上位机的治疗参数和命令并执行上 位机发出的命令。下位机能够实现三维牵引床的预期控制功能。经过进一步完善 后该系统可以达到实用化。
关键词三维牵引床;控制系统;单片机
ABSTRACT
In this thesis,the designing method of computer-controlled system in three¬dimensional drawing bed was discussed and a simple computer-controlled system was developed .The hardware in the system consists of an upper processor and a lower processor . PC is used as the upper processor, which implements the interface between user and computer and completes the input of parameter and command. The lower processor is a P89C51RD2 processor which act as the center of the controlling system. The lower processor outputs controlling instructions according to real-time data of the equipment and result of program running in order to realize determined movement and velocity. The upper processor was developed with Visual Basic 6.0.The lower processor was developed with assemble language which is characteristic of high code efficiency* Three-dimension drawing bed has three motions included main drawing motion, inclining motion and rotating motion .Each motion is independent each other and its movement and velocity must be controlled. In this paper hybrid stepper motor is used as power resource . MCU sends instruction value to chip 8254, As a result chip 8254 produces corresponding rectangular waves which have a definite frequency. When the rectangular waves are transferred to motor driver, the motor is activated at a definite RPM. In order to promote controlling accuracy, feed-back controlling method is adopted. Three sensors are mounted at the equipment side in order to detect the real-time positions of three motions. Depending on a series of calculating ,MCU can decided what to do afterwards after the three real-time positions are sampled. A set of Man-Machine interface is developed with Visual Basic 6.0 to supply convenience to operator. Most job can be completed on this platform.
After a large quantity of adjusting work, the lower processor can receive the treatment parameters and command,and execute the Command correctly. The experiment shows that the three-dimension drawing bed controlling system can realize all the anticipated functions. This system can be put into practice after further development.
Key word; three-dimension drawing bed; controlling system; MCU
原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进 行研究所取得的成果。.除文中己经注明引用的内容外,本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。。本声明的法律责任由本人 承担。
论文作者签名:日期:2耐'
关于学位论文使用授权的声明
本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子般,允许论文被查阅 和借阅;本人授权山东大学可以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,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。
(保密论文在解密后应遵守此规定)
论文作者签名导师签名:吟呤日期:W.上:认
第1章绪论
腰椎间盘突出症、颈椎病、胸腰椎后关节紊乱症、继发性腰椎管狭窄症及脊 柱相关疾病等脊柱椎骨间软组织损伤类疾病(简称椎间病)是一些常见顽症⑴,在 人群中发病率极高,是临床上的常见病之一,治疔方法较多,但其病因病理尚未 完全阐明,疗效往往不理想[21。传统中医推拿法治疗腰椎疾病技术与计算机技术相 结合产生的三维牵弓I床经实践证明可以有效地治疗这类疾病[3]。本章首先对三维牵 引床进行介绍,并讲述了牵引床控制系统的发展历史,然后讲述了牵引床控制系 统研究现状,最后对本课题研究的目的和意义进行了阐述• _
1.1课题研究背景
1.1.1 三维牵引床简介 :
三维牵引床是结合现代脊柱生物力学三维空间理论,引入微机控制高科技手 段,将中医的牵引、侧扳、旋转、推顶等手法融为一体,实现了三维一体的同步牵 引•纵向牵引可使椎间孔纵向拉长,其间软组织发生运动与变形,促使突出物离开 神经根使椎管及椎间管容积增大,减轻对神经根的压迫•腰椎前屈时,椎间隙前 窄后宽,瞬间纵向牵引使纤维环受到最大张力,椎间盘内容积增大,产生负压向内 吸入突出物;同时突然拉紧后纵韧带产生回弹力,是迫使突出物还纳的第二动力。 有研究发现,摆角旋转可改变腰椎小关节病理性倾斜,前屈侧弯旋转可使腰椎小关 节间隙加大。倾角状态下的牵引更有利于增加椎间距,促进髓核移位和部分缩小, 倾角旋转复位使侧隐窝、神经根管容积扩大和小关节松动,角度的形成可对抗腰椎 的生理前凸,使牵引的力量更加集中,有利于腰椎管容积的增大,减轻腹肌抵抗力, 增加后纵韧带的张力。倾角状态下的旋转可使腰椎小关节的活动幅度达到最大,同 时以来自旋转同方向的后外侧力作用于突出的髓核使之变形•这样既可纠正小关 节紊乱,又可解除神经根的压迫与粘连,通过以上的三维牵引使椎间盘内压明显减 小,使突出物部分或完全回纳,使受压的神经根移位,而化学性致痛物质浓度降低 和神经根受压接触面减少,改变了椎管的内环境,也是使症状得到改善的原因之一,

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