【摘 要】
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光栅单色仪作为一种依靠光栅转动实现分光和波长扫描的光谱仪器,在光谱学和光谱检测技术中有着广泛的应用。在光栅单色仪中,光栅的转动由丝杆的旋转带动,丝杆旋转可由手动或
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光栅单色仪作为一种依靠光栅转动实现分光和波长扫描的光谱仪器,在光谱学和光谱检测技术中有着广泛的应用。在光栅单色仪中,光栅的转动由丝杆的旋转带动,丝杆旋转可由手动或电机自动控制两种方式。相比手动控制方式,自动控制具有自动化和方便系统集成等优势。在本文中,为实现光栅单色仪的自动控制,首先开发了一套基于单片机的步进电机控制电路模块,以STC89C54单片机作为控制核心、以L297+L298组合模块作为电流驱动模块以带动步进电机运转,并利用串口通信协议实现与PC通信；然后,为适应低转速情况和提高位置精度,采用旋转光电编码器计数器作为反馈单元,通过反馈的转动量信息,实现电机的闭环控制；再者,在设计了电机控制命令协议的基础上,为了便于PC端对步进电机的控制,结合图形化编程环境LabVIEW开发了上位机控制程序功能模块,即子VI,可通过调用这些子VI实现系统初始化、转动启动(可按多种转动方式,如增量、定点、点动等)、转动停止、位置反馈等功能,用户可针对特定需求通过调用相应子VI实现电机运转控制和系统集成。最后,基于步进电机控制系统的各子VI模块,编写单色仪控制软件,在单色仪原有的波长定标的基础上,实现波长的定位、扫描等功能。将上述开发的步进电机硬件和软件控制系统移植到实验室的手动光栅单色仪中,经过改造、电路板安装、软件调试和整机调试等环节,实现了单色仪的自动化控制。
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