機電大專畢業(yè)論文

　　當(dāng)前我國機電一體化技能型人才非常緊缺,負(fù)有培養(yǎng)機電技能型人才任務(wù)的高職大專院校機電專業(yè)也隨之成為熱門專業(yè),今年又有新的畢業(yè)生資源了。

　　【一】　成人高等教育2013屆畢業(yè)論文

　　題目: 101

　　完成日期：

　　專科畢業(yè)論文成績評定表 論文題目 智能小車的設(shè)計 論文：共 24 審批教師評語：成績： 教師(簽名)：

　　目錄

　　80C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。

　　這里介紹 的是如何用80C51 單片機來實現(xiàn)長春工業(yè)大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計，該設(shè)計是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類 課題。

　　本系統(tǒng)以設(shè)計題目的要求為目的，采用80C51 單片機為控制核心，利用超聲波傳感器檢測道 路上的障礙，控制電動小汽車的自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里 程和速度，自動尋跡和尋光功能。

　　整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。

　　實驗測試結(jié)果滿足要求， 本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法及測試結(jié)果分析。

　　采用的技術(shù)主要有： 新型芯片的采用;關(guān)鍵詞：80C51 單片機;光電檢測器;PWM 調(diào)速;電動小車 緒論1.1 智能小車設(shè)計背景 隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。

　　本設(shè)計就是在 這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。

　　本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè) 計類課題。

　　設(shè)計的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崟r顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、 尋光、避障功能，可程控行駛速度、準(zhǔn)確定位停車。

　　根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電、紅外線、 超聲波傳感器及金屬探測器，實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將 測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的 智能控制。

　　這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可 滿足對系統(tǒng)的各項要求。

　　本設(shè)計采用 MCS-51 系列中的 80C51 單片機。

　　以 80C51 制核心，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，讓電動小汽車能夠自動避障，快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度，自動尋跡和尋光功能。

　　80C51 是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的喜愛。

　　它是第三代單片 機的代表。

　　1.2智能小車的意義 第三代單片機包括了 Intel 公司發(fā)展 MCS-51 系列的新一代產(chǎn)品，如 8xC152 80C51FA/FB80C51GA/GB8xC4518xC452，還包括了 PhilipsSiemensADM JujutsuOKIATMEL 等公司以80C51 為核心推出的大量各具特色與80C51 兼容 的單片機。

　　新一代的單片機的最主要的技術(shù)特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn) Microcomputer 完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/DPWM PCA(可編程計數(shù)器陣列)WDT(監(jiān)視定時器)高速 口計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。

　　這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線， 為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計提供了更加靈活的方式。

　　Philips 公司還為這一代單片機 80C51 系列8xC592 單片機引入了具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線CAN。

　　新一代單片機為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好 的基礎(chǔ)。

　　本設(shè)計就采用了比較先進的 80C51 為控制核心，80C51 采用 CHOMS 工藝，功耗 很低。

　　該設(shè)計具有實際意義，可以應(yīng)用于玩具、機器人、醫(yī)療器械等諸多方面。

　　特別是 在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景;在考古方面也用到了超聲波傳感器進行檢 測。

　　所以本設(shè)計與生活實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強。

　　智能電動小車的總體設(shè)計方案2.1 總體方案論證 采用AT89C51 單片機作為整機的控制單元。

　　以AT89C51 單片機為核心的控制電路，采用模塊化的設(shè)計方案，運用光電傳感器、 金屬探測傳感器、超聲波傳感器組成不同的檢測電路，實現(xiàn)小車在行駛中、探測預(yù)埋金 屬鐵片、自動尋跡、 躲避障礙物、測量里程等問題。

　　并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行 處理，然后由單片機根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動小車的智能化控制。

　　在此系統(tǒng)中，反射式紅外光電傳感器檢測黑線，然后將信號傳送到單片機系統(tǒng)進行 處理，使小車沿軌道自主行走;電感式接近開關(guān)電路代替金屬傳感器探測預(yù)埋在軌道下 的金屬鐵片，并發(fā)出聲光信息進行提示;通過霍爾元件測量小車行駛里程;采用 脈沖寬度調(diào)制(PWM)全橋式驅(qū)動電路控制電機的轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)電動小車的正反向行駛、快慢速行駛及轉(zhuǎn)彎;采用 LCD1602 實時顯示小車行駛的時間。

　　此系統(tǒng)比較靈活，采用 軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，具有高 度的智能化、人性化，一定程度體現(xiàn)了智能，能滿足系統(tǒng)的要求。

　　此方案的基本原理如 下圖2.1 所示。

　　圖2.1 智能車運行基本原理框圖 顯示模塊 C51 單片機 蔽障模塊 尋找光源 模塊 測量里程模塊 電機驅(qū)動模塊 探測軌跡 模塊 探測金屬 模塊 聲音提示 2.2探測軌跡模塊 在本設(shè)計中，要求電動小車沿著路面的黑色軌道行駛。

　　其探測路面黑線的基本原理： 光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙對光的反射系數(shù)不同，可以根據(jù)接收到的反射 光強弱來判斷是否是黑線。

　　利用這個原理，可以控制電動小車行走的路跡。

　　下面的方案 是根據(jù)本原理設(shè)計的。

　　采用反射式紅外線光電傳感器。

　　紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點 在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時發(fā)生漫反射，反射光被裝在電動小車上的接收管接收;如果遇到黑線則紅外光被吸收，電動小車 上的接收管接收不到紅外光。

　　單片機根據(jù)是否收到反射回來的紅外光來確定黑線的位 置，從而控制小車的行走路線。

　　采用紅外線發(fā)射，外面可見光對接收信號的影響較小， 再用射極輸出器對信號進行隔離。

　　紅外線光電傳感器的特點是尺寸小、使用方便、工作狀態(tài)受溫度影響小。

　　因此本方 案易于實現(xiàn)，也比較可靠。

　　2.3 檢測金屬鐵片模塊 利用電感式接近開關(guān)代替金屬探測器。

　　接近開關(guān)又稱為無觸點接近開關(guān)，是理想的電子開關(guān)量傳感器。

　　它除可以完成行程 控制和限位保護外，還是一種非接觸型的檢測裝置，可用于檢測零件尺寸和測速等，也 可用于變頻計數(shù)器、變頻脈沖發(fā)生器、液面控制等。

　　當(dāng)金屬檢測體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域，開關(guān)就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出 電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運動機構(gòu)的位置和行程，即使用于一般的行程控制。

　　其定位精度、 操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機械式行程 開關(guān)所不能相比的。

　　因此用它作為小車的金屬傳感器，簡單易行、抗干擾性能優(yōu)越。

　　2.4 避障模塊 考慮到在測障過程中小車車速及反應(yīng)調(diào)向速度的限制，小車應(yīng)在距障礙物30CM的 范圍內(nèi)做出反應(yīng)，這樣在繞過障礙物后，可尋找到最佳的位置和方向。

　　否則，如果范圍 太大，則可能產(chǎn)生對障礙物的判斷失誤;范圍過小又很容易造成車身撞上障礙物或雖繞過障礙物卻無法實現(xiàn)理想定向。

　　根據(jù)上述要求，提出下方案。

　　采用超聲波傳感器探測障礙物。

　　超聲波傳感器安裝于小車前端，在規(guī)定的檢測距離內(nèi)，當(dāng)探測到障礙物時，超聲波 傳感器給出脈沖信號至單片機，單片機檢測到該信號后，調(diào)整小車的方向，以控制小車 準(zhǔn)確地繞過障礙物，而且避免因小車自然轉(zhuǎn)彎而導(dǎo)致的盲目方向控制。

　　這樣不但能準(zhǔn)確 完成測量，而且能避免電路的復(fù)雜性。

　　同時，超聲波傳感器具有頻率高、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而 定向傳播等特點。

　　超聲波對液體、固體的穿透能力很大，尤其是在光線不透明的固體中， 它可穿透幾十米的深度。

　　超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生明顯反射，形成回波，碰到活 動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

　　因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、國防、醫(yī)學(xué)等方面。

　　鑒于智能電動小車應(yīng)以是以智能為顯著特點，所以該采用該案。

　　2.5 尋找光源模塊 利用由光敏電阻組成的光控開關(guān)電路。

　　利用光敏電阻阻值隨光強弱變化的特性組成光控開關(guān)電路，檢測光源。

　　光敏電阻是 用光電導(dǎo)體制成的光電器件，又稱光電管，它是基于半導(dǎo)體內(nèi)光電效應(yīng)工作的。

　　當(dāng)無光 照射時，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流很小。

　　當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍 的光照時，它的阻值(亮電阻)急劇減少，因此電路中電流迅速增加。

　　光敏電阻具有很高的靈敏度、很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)， 而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定，因此在自動化技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　2.6 顯示模塊 采用LCD1602 液晶顯示器。

　　LCD 廣泛應(yīng)用于微型計算機控制系統(tǒng)中。

　　與LED 相比，它具有功耗低，抗干擾能 力強，體積小，廉價的特點，且有良好的人機界面，直觀，顯示效果漂亮。

　　目前已廣泛 應(yīng)用在各種顯示領(lǐng)域。

　　另外，LCD 在大小和形狀上更加靈活，接口簡單，不但可以顯 示數(shù)字、字符，而且可以顯示漢字和圖形，因此在袖珍儀表、醫(yī)療儀器、分析儀器及低 功耗便攜式儀器中，LCD 已成為一種占主導(dǎo)地位的顯示器件。

　　2.7測量里程模塊 本電路中在小車橡膠輪中鑲嵌12 個磁鋼，將霍爾集成片固定在車輪附近的車身上， 由于每轉(zhuǎn)過一個磁鋼時，霍爾集成片的輸出端都會輸出一個脈沖，這樣輪子每轉(zhuǎn)一圈， 霍爾集成片都會輸出 12 個脈沖，故每兩個脈沖之間，輪子走過輪子的周長的 1/12,， 則可通過計算平均每秒發(fā)生幾個脈沖來計算小車速度，即：小車速 度=輪子的周長/12*n 個脈沖/秒。

　　同理，小車行駛的路程也可以計 算出，即：行駛路程=輪子的周長/12*m 個脈沖(全程)。

　　在物理結(jié)構(gòu)上，我們將該檢測裝置裝在后車輪上。

　　因為前輪經(jīng) 常轉(zhuǎn)彎，容易造成脈沖計數(shù)的誤差，故安裝在后輪上才能測得實際 的速度和路程。

　　2.8 電動機驅(qū)動模塊 采用H 型脈沖寬度調(diào)制(PWM)全橋式驅(qū)動電路。

　　通過PWM脈寬調(diào)制的方法，實現(xiàn)對小車速度的控制。

　　這種調(diào)速方式有調(diào)速特性優(yōu) 良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，能承受頻繁的負(fù)載沖擊，還可以實現(xiàn)頻繁的 快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等優(yōu)點，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。

　　型全橋式電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制。

　　這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。

　　為了電路設(shè)計簡單，采用電機專用驅(qū)動芯片L298N，其驅(qū)動電流大，瞬時電流最高 可達2A，為電機驅(qū)動專門設(shè)計，工作穩(wěn)定可靠。

　　完全滿足設(shè)計要求。

　　系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計單片機(SCM)是單片微型計算機的簡稱。

　　它是把中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器ROM、I/O 接口電路、定時/計數(shù)器以及輸入輸出適配器都集成在一 塊芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機。

　　隨著SCM在技術(shù)上、體系上不斷擴展其控制 功能，國際上已經(jīng)采用MCU 代替單片機的名詞。

　　它的最大優(yōu)點是體積小，可放在儀表 內(nèi)部。

　　但存儲量小，輸入輸出適配器簡單，功能較低。

　　目前，單片機在民用和工業(yè)測控 領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用，早已深深地融入人們的生活中。

　　近年來，AT89C51 在我國非 常流行，它最大的特點是內(nèi)部有可以多次重復(fù)編程的閃爍 ROM，并且閃爍 ROM 可以 直接用編程器來擦寫(電擦寫)，使用起來比較方便。

　　一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機 內(nèi)部的功能單元，如ROMRAMI/O口定時/記數(shù)器中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用 系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒�，設(shè)計相應(yīng)的電路。

　　二是系統(tǒng)配 置，既要按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器打印機A/DD/A轉(zhuǎn)換器等， 又要設(shè)計合適的接口電路。

　　本系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為中央處理器。

　　其主要任務(wù)是在小車行走過程中不斷 讀取傳感器采集到的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)進行處理后，來控制小車行走，同時將相關(guān)數(shù) 據(jù)送顯示單元動態(tài)顯示。

　　在本系統(tǒng)中，AT89C51單片機的P1口用于LCD1602顯示，P2.0、P2.1口用于電動機的 PWM驅(qū)動控制，P0.3、P0.4口用于探測軌跡，P0.5口用于探測障礙物，P0.0、P0.1口用于 尋找光源。

　　P0.6用于LED提示，P0.7用于蜂鳴器報警，P3.2外部中斷0用于檢測金屬鐵片， P3.3外部中斷1用于計數(shù)脈沖，從而達到測量里程的目的。

　　3.1 檢測軌跡電路 軌跡探測電路根據(jù)反射接收原理配置了一對紅外線發(fā)射、接收傳感器。

　　該電路包括 一個紅外發(fā)光二極管、一個紅外光敏三極管及其上拉電阻。

　　如圖3.1 所示。

　　紅外發(fā)光二 極管發(fā)射一定強度的紅外線照射物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo) 通，發(fā)出一個電平跳變信號。

　　當(dāng)小車在白色地面行駛時，裝在車下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號， 經(jīng)白色反射 后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號，那么圖3.1 中光敏三極管將導(dǎo)通，輸出低 電平，經(jīng)LM306 電壓比較器送單片機控制。

　　當(dāng)小車行駛到黑色引導(dǎo)線時，紅外線信號 被黑色吸收后，光敏三極管截止，輸出高電平，從而實現(xiàn)了通過紅外線檢測信號的功能。

　　將檢測到的信號送到單片機I/O 口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上;同理，當(dāng)I/O 口檢測到的信 號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。

　　即當(dāng)小車底部的某邊紅外線收發(fā)對管遇到 黑帶時輸入電平為高電平，反之為低電平。

　　R1 10 R210 R410 R310 R5Q1 NPN C1 1u U2D1 LED +5 OUT圖3.1 軌跡探測電路圖 為了保證小車沿黑線行駛，采用了兩個檢測器并行排列，左右方向都可以進行控制， 控制精度得以提高。

　　在小車行走過程中，結(jié)合查詢方式，通過程序控制小車行走軌跡。

　　如果左方向偏離黑線，則右側(cè)的探頭就會檢測到黑線，把信號傳送到單片機，進行處理 校正。

　　控制其向右轉(zhuǎn);如果右方向偏離黑線，則左側(cè)的探頭就會檢測到黑線，把信號傳 送到單片機，進行處理校正。

　　控制其向左轉(zhuǎn)。

　　從而保證小車沿黑線行駛。

　　電路中的可調(diào)電阻可調(diào)節(jié)靈敏度，以滿足小車在不同光度的環(huán)境中能夠?qū)ほE。

　　由于 接收對管裝在車底，發(fā)射距離的遠近較難控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，靈敏度不高，因此采用 在對管上套一塑料管，屏蔽外界光的影響，靈敏度將大幅提升。

　　在該電路中，加比較器 LM306的目的是使模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量，便于處理。

　　3.2檢測金屬片電路 電感式接近開關(guān)由三大部分組成：LC 振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。

　　它的工 作原理是外界的金屬性物體對它的高頻—振蕩器產(chǎn)生非接觸式感應(yīng)作用。

　　振蕩器即是由 纏繞在鐵氧體磁芯上的線圈構(gòu)成的LC 振蕩電路。

　　振蕩器通過傳感器的感應(yīng)面，在其前 方產(chǎn)生一個高頻交變的電磁場。

　　當(dāng)外界的金屬性導(dǎo)電物體接近這一磁場，并到達感應(yīng)區(qū) 時，在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流效應(yīng)，這個渦流反作用于接近開關(guān)，從而導(dǎo)致LC 振蕩電路 振蕩能力衰減，振幅變小，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化，即稱之為阻尼現(xiàn)象。

　　這一振蕩的 變化，即被開關(guān)的后置電路放大處理并轉(zhuǎn)換為一確定的輸出信號，觸發(fā)開關(guān)并驅(qū)動控制 器件，從而達到非接觸式目標(biāo)檢測之目的。

　　這種接近開關(guān)所能檢測 的物體必須是金屬物體。

　　其原理框圖如圖3.2 所示。

　　圖3.2接近開關(guān)原理框圖 在車底中部安裝一個金屬檢測傳感器，將其檢測面對準(zhǔn)運行路面，當(dāng)小車通過金屬 鐵塊時，輸出端輸出一個高電平信號，將這個高電平信號通過74LS04 反相器，將信號 用單片機檢測出來，借此控制電動機產(chǎn)生相應(yīng)的動作，并聲光提示。

　　檢測金屬鐵片電路 原理圖如圖3.3 所示。

　　74LS0 圖3.3檢測金屬鐵片電路原理圖 3.3 檢測障礙物電路 采用超聲波傳感器探測障礙物。

　　超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，其頻率超 20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。

　　它有折射和反射現(xiàn)象，且在傳播過程中有衰減。

　　利用超聲波的特性，可 Lc振蕩器 晶體 開關(guān) 放大 電路 10 做成各種超聲波傳感器，結(jié)合不同的電路，可以制成超聲波儀器及裝置，在通訊、醫(yī)療 及家電中獲得廣泛應(yīng)用。

　　作為超聲波傳感器的材料，主要為壓電晶體。

　　壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種 可逆?zhèn)鞲衅鳎�它可以將電能轉(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也 能轉(zhuǎn)變成電能，故它分為發(fā)送器和接收器。

　　超聲波傳感器有透射型、反射型兩種類型， 常用于防盜報警器、接近開關(guān)、測距及材料探傷、測厚等。

　　本設(shè)計應(yīng)用反射式超聲波探測電路探測障礙物。

　　該電路分為超聲發(fā)射電路，超聲接 收電路和信號處理電路。

　　超聲發(fā)射電路超聲發(fā)射電路由時基電路 555 組成，555 振蕩電路的頻率可以調(diào)整，調(diào)節(jié)電位器 RP1 可以將接受超聲傳感器的輸出電壓調(diào)至最大，通常可調(diào)至40kHz。

　　電路如圖3.4 D2555 R8 2kR6 1k R7 1kC5 1uC3 1uC4 1uR9 1k Y1 +5v 圖3.4 超聲波發(fā)射電路 該電路用到時基電路LM555。

　　LM555 時基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、 輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。

　　其各個引腳的功能如下：6腳為閥值端(TH)，是上比較器的輸入。

　　2腳為觸發(fā)端(TR)， 是下比較器的輸入。

　　3腳為輸出端(OUT)，有0和1兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的 電平?jīng)Q定。

　　7腳為放電端(DIS)，是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是 由輸入端的狀態(tài)決定。

　　4腳為復(fù)位端(R)，叫上低電平(< 0.3V)時可使輸出端為低電平。

　　5腳為控制電壓端(CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。

　　8腳為電源(VCC)，1腳為地 (GND)。

　　11 一般可以把 LM555 電路等效成一個大放電開關(guān)的R-S 觸發(fā)器。

　　這個特殊的觸發(fā)器 有兩個輸入端：閥值端(TH)可看成是置零端 R，高電平有效;觸發(fā)端(TR)可看成 是置位端S，低電平有效。

　　它只有一個輸出端OUT，OUT可等效成觸發(fā)器的Q 端。

　　放電 端(DIS)可看成由內(nèi)部放電開關(guān)控制的一個接點，放電開關(guān)由觸發(fā)器的反Q端控制：反 Q=1時DIS 端接地;反Q=0時DIS端懸空。

　　此外這個觸發(fā)器還有復(fù)位端 R，控制電壓端CV， 電源端VCC和接地端GND。

　　圖3.5是等效的觸發(fā)器和它的功能真值表。

　　圖3.5 等效的觸發(fā)器和它的功能真值表 這個特殊的R-S 觸發(fā)器工作原理： 兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端R即閥值端TH要求高電平，而置位端S即觸發(fā)端TR則要求低電平。

　　兩個輸入端的觸發(fā)電平，是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當(dāng)CV端不接控制電壓時，對TH(R)端來講，大于2/3VCC是高電平1，小于2/3VCC是低電平0;而對 TR (S)端來講，大于1/3VCC是高電平1，小于1/3VCC是低電平0。

　　如果在控制端CV加上控 制電壓VC，這時上觸發(fā)電平就變成VC值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC。

　　可見改變控制 端的控制電壓值可以改變上下觸發(fā)電平值。

　　超聲波接收電路超聲波接收電路使用超聲波接收傳感器，當(dāng)它接收到超聲波信號(為正弦波信號) 后輸入到集成比較器LM393 進行處理。

　　LM393 輸出的是比較規(guī)范的方波信號。

　　將此方 波信號輸出到信號處理電路。

　　電路如圖3.6 所示。

　　12 PLT OPM-10 TACMO+ TACMO- 11 U1X1 039K D3ZENER1 U2AUC 2M P1D2 500P 100p D1LED 033k +1 OUT圖3.6 超聲波接收和處理電路 信號處理電路信號處理電路使用集成電路LM2907N，它原是測量轉(zhuǎn)速用的IC，其內(nèi)部有F/V 換器和比較器、充電泵、高增益運算放大器，它的輸出要求有一定頻率的信號，能將頻率信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號。

　　LM2907N 具有以下特點： LM2907N進行頻率倍增時只需使用一個RC 網(wǎng)絡(luò); 最大50mA的輸出電流可驅(qū)動開關(guān)管、發(fā)光二極管等; 比較器的滯后電壓為30mV利用這個特性可以抑制外界干擾; 具有保護電路，不會受高于Vcc值或低于地參考點輸入信號的損傷;

　　在零頻率輸入時，LM2907N的輸出電壓可根據(jù)外圍電路自行調(diào)節(jié); 13LM2907N 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各引腳功能如圖3.9 所示，LM2907N 的引腳功能如下： 腳(F)和11腳(IN-)為運算放大器/比較器的輸入端; 腳(IN+)和10腳(UF1)為運算放大器的輸入端; 12腳為接地端(GND); 6，7，13，14腳未用。

　　1110 1410 0k 100u 100u +1 0v 圖3.7LM2907N 原理框圖 腳接到單片機輸入口。

　　由圖3.7 可以看出，由于兩個串聯(lián) 5.1kΩ 電阻的分壓，LM290N7 的10 腳電壓V op -=6V，這是內(nèi)部比較器的參考電壓。

　　內(nèi)部比較 腳電壓為Vop +輸入電壓，它是電阻R(51KΩ)上的電壓，這個電壓和頻率有關(guān) op+大于V op -時，比較器輸出為“1”，LM2907N 內(nèi)部三極管導(dǎo)通(或飽和)輸 出為“0”，則發(fā)光二極管LED 點亮。

　　因此，當(dāng)超聲發(fā)射電路由LM555 產(chǎn)生40KHz 方波來起振超聲波發(fā)射探頭，使其發(fā) 射超聲波，如智能電動小車前方遇到障礙物時，此超聲波信號被障礙物反射回來，超聲 波接收電路接收到超聲波信號(為正弦波信號)后輸入到比較器 LM393 使其調(diào)整為方 14 波輸出到LM2907N，LM2907N 芯片會把此方波信號的頻率轉(zhuǎn)化為對應(yīng)電壓值，當(dāng)此電 號引腳輸出低電平，LED處于發(fā) 光狀態(tài)。

　　即當(dāng)有障礙物時LED 處于發(fā)光狀態(tài)，LM2907N 號引腳輸出低電平，同時通過8 腳將信號送給單片機，使單片機該根據(jù)信號控制小車轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)避開障礙物 的目的。

　　3.4 檢測光源電路 利用光敏電阻阻值隨光強弱變化的特性組成光控開關(guān)電路，如圖3.8所示，檢測光源。

　　為了檢測光線的強弱，我們在小車左前方、右前方加了2只光敏傳感器，即光敏電阻。

　　它 根據(jù)照射在它上面的光線的強弱，阻值發(fā)生變化，輸出電壓隨之變化。

　　當(dāng)小車前方無光 照射時， 光敏電阻阻值很大，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)， 集電極輸出高電平;當(dāng)有光照射 光敏電阻阻值變小，三極管飽和導(dǎo)通 此調(diào)整車頭方向，使其沿光源方向行駛。

　　R1 12K R4 2K 7KR3 Q1 R2 +5V OUT 圖3.8 光源檢測電路 3.5 顯示電路 本設(shè)計采用LCD1602 顯示，其與單片機的連接方式如圖3.9 所示。

　　單片機的P1 與LCD1602的連接。

　　15 P1 17P3 /UR16 P3 /T115 P3 /TU14 P3 /INT113 P3 /INTD12 P3 /TXD11 P3 XD10 P2 1528 P2 1427 P2 1326 P2 1225 P2 1124 P2 1023 P2 22P2 21P0 D732 P0 D633 P0 D534 P0 D435 P0 D336 P0 D237 P0 D138 P0 D039 P1 ALE30 EA 31 XTAL218 XTAL1 19 PS EN 49 U1 UU LCD1 圖3.9顯示電路 該電路用到2 行16 個字的DM-162 液晶模塊，它采用標(biāo)準(zhǔn)的14 腳接口，如圖3.10 所示。

　　其中： 圖3.10 DM-162 液晶模塊 腳：VSS為地電源 腳：VDD接5V 正電源 腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源 時對比度最高。

　　腳：RS為寄存器選擇，高電平時選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選指令寄存器。

　　腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。

　　當(dāng)16 RS RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS 為低電平 RW為高電平 時可以讀忙信號，當(dāng)RS 為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。

　　第7～14腳：D0～D7 位雙向數(shù)據(jù)線。

　　3.6 測量里程電路 本設(shè)計采用霍爾傳感器A4EE測量里程。

　　A4EE集成霍爾開關(guān)屬于開關(guān)型的霍爾器件， 其工作電壓范圍比較寬(4.5～18V)，其輸出的信號符合TTL電平標(biāo)準(zhǔn)。

　　它由穩(wěn)壓器A、 霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部 分組成。

　　【二】機電一體化畢業(yè)論文

    國家開放大學(xué) 畢業(yè)論文(設(shè)計) 題目：機電一體化 學(xué)習(xí)中心： 吳忠電大分校 學(xué) 姓 專 號： 1464001402456 名： 吳 占 忠 業(yè)： 機電一體化 指導(dǎo)教師： 史 景 江 2016 年 5 月 17 日 機電一體化畢業(yè)論文 摘 要 作為機電系的一名學(xué)生，將來工作學(xué)習(xí)都會以機電為主，所以必須掌握好各種機電 的專業(yè)知識。

　　我會本著認(rèn)真的態(tài)度對待專業(yè)課的學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)素養(yǎng).接下來我 將介紹一下我對電動機發(fā)展史的認(rèn)識 關(guān)鍵詞：機電一體化 電動機 機械技術(shù) 微電子技術(shù) 機電一體化畢業(yè)論文 目錄 緒論 --------------------------------------------------------------4

　　第一章 我國發(fā)展機電一體化面臨的形式以及對策----------------------5

　　一、機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢------------------------5

　　二、典型機電一體化產(chǎn)--------------------------------------7

　　三、我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形式和任務(wù)----------------7

　　四、我國發(fā)展“機電一體化”的對策--------------------------9

　　第二章 電動機的發(fā)展及工作原理------------------------------------11

　　一、電動機技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀----------------------------------11

　　二、電動機工作原理----------------------------------------12

　　三、電動機的維護------------------------------------------13.

　　四、結(jié)論--------------------------------------------------16

　　致謝---------------------------------------------------------------17

　　參考文獻-----------------------------------------------------------18

　　機電一體化畢業(yè)論文 緒 論 近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率 電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。

　　特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家 用電器的迅速，更需要大量的中小功率電動機。

　　由于這種電動機的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用， 它的使用、保養(yǎng)和維護工作也越來越重要。

　　本文主要介紹了電動機技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀、工 作原理、電動機的運行維護。

　　1 機電一體化畢業(yè)論文 第一章 我國發(fā)展機電一體化面臨的形式以及對策

　　一、機電一體化技術(shù)發(fā)展歷程及其趨勢 自電子技術(shù)一問世,電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合就開始了,只是出現(xiàn)了半導(dǎo)體 集成電路,尤其是出現(xiàn)了以微處理器為代表的大規(guī)模集成電路以后,"機電一體化"技術(shù) 之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.

　　“機電一體化”這個詞是日本安川電機公司在上世紀(jì) 60 年代末作商業(yè)注冊時最先 創(chuàng)用的。

　　當(dāng)時及 70 年代，人們一直把機電一體化看作是機械與電子的結(jié)合。

　　國內(nèi)早期 將“機電一體化技術(shù)”與“機械電子學(xué)”并用，近年來“機電一體化”更流行使用。

　　關(guān)于“機電一體化”這個名詞的起源，說法很多。

　　早在 1971 年，日本“機械設(shè)計” 雜志副刊就提出了“Electronics”這一名詞，從圖 47.6-1 可見它是融合機械技術(shù)、電 子技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體的新興的技術(shù)。

　　采用機電一體化技術(shù)設(shè)計和制造出 的產(chǎn)品，稱之為機電一體化產(chǎn)品。

　　2 機電一體化畢業(yè)論文 從系統(tǒng)科學(xué)的觀點來看，機電一體化產(chǎn)品又可稱之為機電一體化系統(tǒng)，它是集機械元 件和電子元件于一體的復(fù)合系統(tǒng)。

　　信息技術(shù)驅(qū)使機械系統(tǒng)在不同程度上利用數(shù)據(jù)庫，連洗衣機和其他消費品也用上了 數(shù)據(jù)庫驅(qū)動系統(tǒng)。

　　這樣，對機電一體化的系統(tǒng)設(shè)計方法的探索、成型和系統(tǒng)集成以及并 行工程設(shè)計和控制的實施日顯重要。

　　此外，光學(xué)也進入了機電一體化，產(chǎn)生了“光機電 一體化”的新領(lǐng)域。

　　進入 90 年代，通信技術(shù)進入了機電一體化，機器可像機器人系統(tǒng)那樣遙控和虛擬 現(xiàn)實多媒體等技術(shù)緊密聯(lián)系的計算機控制的網(wǎng)絡(luò)化機電一體化日益普及。

　　有些機電一體 化機械可兩用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微傳感器和執(zhí)行器技術(shù)的發(fā)展，和 半導(dǎo)體技術(shù)以光刻為基礎(chǔ)的方法以及和傳統(tǒng)機電一體化微型化方法的結(jié)合，開創(chuàng)了以精 密工程和系統(tǒng)集成為特點的機電一體化新分支“微機電一體化”。

　　雖然微加工方法尚未 成熟，但將逐漸成為集成控制系統(tǒng)的一個組成部分。

　　之后，機電一體化隨著自動化技術(shù) 的發(fā)展而日益發(fā)展，穩(wěn)步進入了 21 世紀(jì)

　　1.光機電一體化.一般的機電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機 械結(jié)構(gòu)等部件組成的.因此,引進光學(xué)技術(shù),實現(xiàn)光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點是能有效地改進機 電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源(動力)系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng).光機電一體化是機電產(chǎn)品 發(fā)展的重要趨勢.

　　二、機電一體化的發(fā)展進程 2.自律分配系統(tǒng)化——柔性化.未來的機電一體化產(chǎn)品,控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的 “冗余度”， 有較強的“柔性”， 能較好地應(yīng)付突發(fā)事件， 被設(shè)計成“自律分配系統(tǒng)”。

　　在自律分配系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)是相互獨立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時具有本 身的“自律性”，可根據(jù)不同的環(huán)境條件作出不同反應(yīng)。

　　其特點是子系統(tǒng)可產(chǎn)生本身的 信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。

　　這樣，既明顯地增 加了系統(tǒng)的適應(yīng)能力(柔性)，又不因某一子系統(tǒng)的故障而影響整個系統(tǒng)。

　　3.全息系統(tǒng)化——智能化。

　　今后的機電一體化產(chǎn)品“全息”特征越來越明顯，智能 化水平越來越高。

　　這主要收益于模糊技術(shù)、信息技術(shù)(尤其是軟件及芯片技術(shù))的發(fā)展。

　　除此之外，其系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復(fù)雜的、有較多冗 余度的雙向聯(lián)系。

　　3 機電一體化畢業(yè)論文 4.“生物一軟件”化—仿生物系統(tǒng)化。

　　今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大， 并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于“靜態(tài)”時不穩(wěn)定，但在動態(tài)(工作)時卻是穩(wěn)定的。

　　這有點類 似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當(dāng)控制系統(tǒng)(大腦) 工作時，生物就很有活力。

　　仿生學(xué)研究領(lǐng)域中已發(fā)現(xiàn)的一些生物體優(yōu)良的機構(gòu)可為機電 一體化產(chǎn)品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研 究。

　　這一研究領(lǐng)域稱為“生物——軟件”或“生物——系統(tǒng)”， 而生物的特點是硬件(肌 體)——軟件(大腦)一體，不可分割。

　　看來，機電一體化產(chǎn)品雖然有向生物系統(tǒng)化發(fā)展 趨，但有一段漫長的道路要走。

　　5.微型機電化——微型化。

　　目前，利用半導(dǎo)體器件制造過程中的蝕刻技術(shù)，在實驗 室中已制造出亞微米級的機械元件。

　　當(dāng)將這一成果用于實際產(chǎn)品時，就沒有必要區(qū)分機 械部分和控制器了。

　　屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、CPU 等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。

　　這種微型機械學(xué)是機電一體化的重 要發(fā)展方向。

　　二、典型的機電一體化產(chǎn)品 機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎(chǔ)元、部件兩大類。

　　典型的機電一體化系統(tǒng)有： 數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM 系統(tǒng)等。

　　典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊 控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構(gòu)等。

　　這些典型的機電一體化產(chǎn)品 的技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。

　　三、我國發(fā)展“機電一體化”面臨的形勢和任務(wù) 機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，其目的是節(jié) 能、節(jié)材，提高工效，提高產(chǎn)品質(zhì)量，把傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)進步提高一步;二是開發(fā)自動 化、數(shù)字化、智能化機電產(chǎn)品，促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

　　(一)我國“機電一體化”工作面臨的形勢 1. 我國用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的工作量大而廣，有難度 4 機電一體化畢業(yè)論文 2. 3. 我國用機電一體化技術(shù)加速產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。

　　我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、 擾民產(chǎn)品的責(zé)任重，有意義。

　　在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的 企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。

　　近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種 原因，成效一直不夠明顯。

　　這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故 土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn) 品問題。

　　上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機電一體化，開發(fā)和生產(chǎn) 有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。

　　機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低，且具有柔 性，可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革，而無須改 換設(shè)備。

　　這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。

　　同時，可為傳統(tǒng)的機械工 業(yè)注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來，實現(xiàn)文明 生產(chǎn)。

　　(二) 我國“機電一體化”工作的任務(wù) 我國在機電一體化方面的任務(wù)可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體 化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè);另一句話是大張旗鼓地開發(fā)機電一體化產(chǎn)品，促進機電產(chǎn)品的更 新?lián)Q代。

　　總的目的是促進機電一體產(chǎn)業(yè)的形成、 為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整作貢獻。

　　總之，機電一體化技術(shù)既是振興傳統(tǒng)機電工業(yè)的新鮮血液和源動力，又是開啟我國 機電行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整大門的鑰匙。

　　四、我國發(fā)展“機電一體化”的對策 (一)加強統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)發(fā)展計劃 目前，我國從事“機電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。

　　各自都有一套自己的 發(fā)展策略。

　　各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，各 主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀 全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。

　　因此，建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進行深 5 機電一體化畢業(yè)論文 入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn) 計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車! (二)強化行業(yè)管理，發(fā)揮“協(xié)會”作用 目前，我國“機電一體化”較熱，而按目前的行業(yè)劃分方法和管理體制，“政出多 門”是難哆的。

　　因此，我國有必要明確一個“機電一體化”行業(yè)的統(tǒng)管機構(gòu)，根據(jù)目前 國家政治體制改革和經(jīng)濟體制改革的精神，以及機電一體化行業(yè)特點，我們建議，盡快 加強北京機電一體化協(xié)會的建設(shè)，賦予其行業(yè)管理職能。

　　“協(xié)會”要進一步擴大領(lǐng)導(dǎo)機 構(gòu)——理事會的代表層面和復(fù)蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設(shè);要通過其精明干練 的辦事機構(gòu)、經(jīng)濟實體，組織“行業(yè)”發(fā)展計劃、戰(zhàn)略規(guī)劃的擬制;指導(dǎo)行業(yè)布點布局 的調(diào)整， 進行發(fā)展突破口的選擇， 抓好重點工程的試點和有關(guān)項目的發(fā)標(biāo)、 招標(biāo)工作

　　(三)優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、增大支持力度 優(yōu)化發(fā)展環(huán)境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業(yè)內(nèi)外都重視、支持“機電 一體化”發(fā)展的氛圍，如盡快為外商到我國投資發(fā)展“機電一體化”產(chǎn)業(yè)提供方便;盡 可能為興辦開發(fā)、生產(chǎn)機電一體化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)開綠燈;盡力為開發(fā)、生產(chǎn)機電 一體化產(chǎn)品調(diào)配好資源要素等。

　　增大支持力度，在技術(shù)政策上，要嚴(yán)格限制耗電、耗水、耗材高的傳統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展， 對未采用機電一體化技術(shù)落后產(chǎn)品限制強制淘汰;大力提倡用機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn) 業(yè)進行改造，對有關(guān)機電一體化技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)乾地改造，對有關(guān)技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用項目 優(yōu)先立項、優(yōu)先支持，對在技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中做出貢獻的單位領(lǐng)導(dǎo)、科技人員進行表彰 獎勵等。

　　(四)突出發(fā)展重點，兼顧“兩個層次” 機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在 抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應(yīng)分清主次，大膽取舍，有所為， 有所不為。

　　要注意抓兩個層次上的工作。

　　第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息 技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使 6 機電一體化畢業(yè)論文 “機械”和“電子”技術(shù)在淺層次上結(jié)合。

　　第二個層次是“提高”工作，即在新產(chǎn)品設(shè) 計之初， 就把“機械”與“電子”統(tǒng)一起來進行考慮， 使“機械”與“電子”密不可分， 深度結(jié)合，生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。

　　7 機電一體化畢業(yè)論文 第二章 電動機的發(fā)展及工作原理 一、電動機技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀 電機是利用電磁感應(yīng)原理工作的機械。

　　隨著生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展的，反過來，電機的 發(fā)展又促進了社會生產(chǎn)力的不斷提高。

　　從 19 世紀(jì)末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作 為拖動生產(chǎn)機械的原動機，一個多世紀(jì)以來，雖然電機的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電機 的類型增加了許多，在運行性能，經(jīng)濟指標(biāo)等方面也都有了很大的改進和提高，而且隨 著自動控制系統(tǒng)和計算機技術(shù)的發(fā)展，

　　在一般旋轉(zhuǎn)電機的理論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類 的控制電機，控制電機具有高可靠性、好精確度、快速響應(yīng)的特點，已成為電機學(xué)科的 一個獨立分支。

　　在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中， 為了實現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程， 需要各種各樣的生 產(chǎn)機械。

　　拖動各種生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)，可以采用氣動，液壓傳動和電力拖動。

　　由于電力拖動 具有控制簡單、調(diào)節(jié)性能好、耗損小、經(jīng)濟，能實現(xiàn)遠距離控制和自動控制等一系列優(yōu) 點，因此大多數(shù)生產(chǎn)機械都采用電力拖動。

　　按照電動機的種類不同， 電力拖動系統(tǒng)分為直流電力拖動系統(tǒng)和交流電力拖動系統(tǒng) 兩大類。

　　縱觀電力拖動的發(fā)展過程，交，直流兩種拖動方式并存于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。

　　在交流電 出現(xiàn)以前，直流電力拖動是唯一的一種電力拖動方式，19 世紀(jì)末期，由于研制出了經(jīng)濟 實用的交流電動機，致使交流電力拖動在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的 發(fā)展，特別是精密機械加工與冶金工業(yè)生產(chǎn)過程的進步，對電力拖動在起動，制動，正 反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度與范圍等靜態(tài)特性和動態(tài)響應(yīng)方面提出了新的，更高的要求。

　　由于交 流電力拖動比直流電力拖動在技術(shù)上難以實現(xiàn)這些要求，所以 20 世紀(jì)以來，在可逆， 可調(diào)速與高精度的拖動技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)時期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動，而交流電 力拖動則主要用于恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。

　　雖然直流電動機具有調(diào)速性能優(yōu)異這一突出特點，但是由于它具有電刷與換向器 (又稱整流子)，使得他的故障率較高，電動機的使用環(huán)境也受到了限制(如不能在有 易爆氣體及塵埃多的場合使用)，其電壓等級，額定轉(zhuǎn)速，單機容量的發(fā)展也受到了限 制。

　　所以，在 20 世紀(jì) 60 年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體交流技術(shù)的交流 8 機電一體化畢業(yè)論文 技術(shù)的交流調(diào)速系統(tǒng)得以實現(xiàn)。

　　尤其是 70 年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技 術(shù)的發(fā)展，為交流電力拖動的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。

　　諸如交流電動機的串級調(diào)速， 各種類型的變頻調(diào)速，無換向器電動機調(diào)速等，使得交流電力拖動逐步具備了調(diào)速范圍 寬，穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應(yīng)快以及在四象限做可逆運行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能 方面完全可與直流電力拖動媲美。

　　除此之外，由于交流電力拖動具有調(diào)速性能優(yōu)良，維 修費用低等優(yōu)點，因此它今后將廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域中，并逐步取代直 流電力拖動而成為電力拖動的主流。

　　經(jīng)歷了 100 多年的技術(shù)發(fā)展，電動機自身的理論基本成熟。

　　隨著電工技術(shù)的發(fā)展， 對電能的轉(zhuǎn)換、控制以及高效使用的要求越來越高。

　　電磁材料的性能不斷提高，電工電 子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為電動機的發(fā)展注入了新的活力。

　　未來電動機將會沿著單位功率體積更小、機電能量轉(zhuǎn)換效率更高、控制更靈活的方 向繼續(xù)發(fā)展。

　　一批"巨無霸"電機、一批"光怪陸奇"電機將同時展現(xiàn)在世人眼前。

　　二、電動機工作原理 目前較常用的主要是交流電動機，它可分為兩種：1、三相異步電動機。

　　2、單相交 流電動機。

　　第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。

　　下面以三相異步電動機 為例介紹其基本工作原理。

　　起來， 形成一個籠型的閉合繞組。

　　定子三相繞組可接成星形， 也可以接成三角形。

　　綜上分析可知，三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原理是： (1) 三相對稱繞組中通人三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。

　　(2) 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電動勢和電流; (3) 轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)距，驅(qū)使電動機 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。

　　三：電動機的運行維護 (一) 電動機啟動前的準(zhǔn)備 為了保證電動機正常安全地啟動，一般啟動前應(yīng)作好下述準(zhǔn)備： (1) 檢查電源是否有電，電壓是否正常，若電源電壓過高或過低，都不宜啟動。

　　(2) 啟動器是否正常，如零部件有無損壞，使用是否靈活，觸頭接觸是否良好， 接線是否正確、牢固等。

　　9 機電一體化畢業(yè)論文 (3) 熔絲規(guī)格大小是否合適，安裝是否牢固，有無熔斷或損傷。

　　(4) 電動機接線板上接頭有無松動或氧化。

　　(5) 檢查傳動裝置，如皮帶輕緊是否合適，連接是否牢固，聯(lián)軸器的螺絲、銷子 是否緊固等。

　　(6) 傳動電動機轉(zhuǎn)子和負(fù)載機械的轉(zhuǎn)軸，看其轉(zhuǎn)動是否靈活。

　　(7) 檢查電動機及啟動電器外殼是否接地，接地線有無斷路，接地螺絲是否松動、 脫落等。

　　(8) 搬開電動機周圍的雜物并清除機座表面灰塵、油垢等。

　　(9) 檢查負(fù)載機械是否妥善地作好了啟動準(zhǔn)備。

　　(10) 對正常運行中的繞線式電動機，應(yīng)經(jīng)常觀察電動機滑環(huán)有無偏心擺動現(xiàn)象; 觀察滑環(huán)的火花是否發(fā)生異�，F(xiàn)象。

　　滑環(huán)上碳刷是否要更換。

　　(二) 啟動時應(yīng)注意的問題 (1) 接通電源后，如果電動機不轉(zhuǎn)，應(yīng)立即切斷電源，絕不能遲疑等待，更不能 帶電檢查電動機發(fā)故障，否則將會燒毀電動機和發(fā)生危險。

　　(2) 啟動時應(yīng)注意觀察電動機、傳動裝置、負(fù)載機械的工作情況，以及線路上的 電流表和電壓表的指示，若有異�，F(xiàn)象，應(yīng)立即斷電檢查，待故障排除后，載行啟動。

　　(3) 利用手動補償器或手動星三角啟動器啟動電動機時，特別要注意操作順序。

　　一定要先將手柄推到啟動位置，待電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再拉到運轉(zhuǎn)位置，防止誤操作造成 設(shè)備和人身事故。

　　(4) 同一線路上的電動機不應(yīng)同時啟動，一般應(yīng)由大到小逐臺啟動以免多太電動 機同時啟動，線路上電流太大。

　　電壓降低過多，造成電動機啟動困難引起線路故障或使 開關(guān)設(shè)備跳閘。

　　(5) 啟動時，若電動機的旋轉(zhuǎn)方向反了，應(yīng)立即切斷電源，將三相電源線中的任 意兩相互換一下位置，即可改變電動機轉(zhuǎn)向。

　　(三) 電動機運行中的監(jiān)視 電動機在運行時，值班工作人員可以通過儀表和感覺器官監(jiān)視其運行情況，以便及 早發(fā)現(xiàn)問題，減少或避免故障的發(fā)生。

　　1. 監(jiān)視電動機的溫度 10 機電一體化畢業(yè)論文 電動機正常運行時會發(fā)熱，使電動機溫度升高，但不應(yīng)超出允許的限度。

　　如果電動 機負(fù)載過大，使用環(huán)境溫度過高，通風(fēng)不暢或運行中發(fā)生故障，就會使其溫度超出允許 限度，導(dǎo)致繞組過熱燒毀，因此電動機溫度的高低是反映電動機運行的主要標(biāo)志，在運 行中經(jīng)常檢查。

　　判斷電動機是否過熱，可以用以下方法： (1) 憑手的感覺：如果以手接觸外殼，沒有燙手的感覺，說明電動機溫度正常; 如果手放上去燙得馬上縮回來，說明電動機已經(jīng)過熱。

　　(2) 在電動機外殼上滴 2~3 滴水，如果只冒熱氣沒有聲音，則說明電動機沒有 過熱，如果水滴急劇汽化同時伴有"咝咝"聲，說明電動機已經(jīng)過熱。

　　(3) 判別電動機是否過熱的準(zhǔn)確方法還是用溫度計測量。

　　發(fā)現(xiàn)電動機過熱應(yīng)該立即停車檢查，等查明原因，排除故障后再行使用。

　　2. 監(jiān)視電動機的電流 一般容量較大的電動機應(yīng)裝設(shè)電流表，隨時對其電流進行監(jiān)視。

　　若電流大小或三相 電流不平衡超過了允許值。

　　應(yīng)立即停車檢查。

　　容量較小的電動機一般不裝電流表，但也 經(jīng)常用鉗形表測量。

　　3. 監(jiān)視電動機的電壓 電動機的電源上最好裝設(shè)一只電壓表和轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便對其三相電源、壓進行監(jiān)視。

　　電 動機的電源電壓過高、過低或三相電壓不平衡，特別是三相電源缺相，都會帶來不良后 果。

　　如發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停車，待查明原因，排除故障后再使用。

　　4. 注意電動機的振動、響聲和氣味 電動機正常運行時，應(yīng)平穩(wěn)、輕快、無異常氣味和響聲。

　　若發(fā)生劇烈振動，噪音和 焦臭氣味，應(yīng)停車進行檢查修理。

　　5. 注意傳動裝置的檢查 電動機運行時要隨時注意查看皮帶輪或聯(lián)軸器有無松動，傳動皮帶是否有過緊、過 松的現(xiàn)象等，如果有，應(yīng)停車上緊或進行調(diào)整。

　　6. 注意軸承的工作情況 電動機運行中應(yīng)注意軸承聲響和發(fā)熱情況。

　　若軸承聲音不正常或過熱，應(yīng)檢查潤滑 情況是否良好和有無磨損。

　　7. 注意交流電動機的滑環(huán)或直流電動機的換向器火花 電動機運行中，電刷與換向器或滑環(huán)之間難免出現(xiàn)火花。

　　如果所發(fā)生的火花大于某 11 機電一體化畢業(yè)論文 一規(guī)定限度，尤其是出現(xiàn)放電性的紅色電弧火花時，將產(chǎn)生破壞作用，必須及時加以糾 正。

　　(四) 電動機的定期檢查和保養(yǎng) 為了保證電動機正常工作，除了按操作規(guī)程正確使用，運行過程中注意監(jiān)視和維護 外還應(yīng)進行定期檢查和保養(yǎng)。

　　間隔時間可根據(jù)電動機的類型、使用環(huán)境決定。

　　主要檢查 和保養(yǎng)項目如下： (1) 及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥，如使用環(huán)境灰塵較多，最好每天清 掃一次。

　　(2) 經(jīng)常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。

　　(3) 定期測量電動機的絕緣電阻，若使用環(huán)境比較潮濕更應(yīng)經(jīng)常測量。

　　(4) 定期用煤油清洗軸承并更換新油(一般半年更換一次)，換油時不應(yīng)上滿， 一般占油腔的 1/2~1/3，否則，容易發(fā)熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有清洗 干凈的雜質(zhì)，從另一面擠出來。

　　(5) 定期檢查啟動設(shè)備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。

　　(6) 絕緣情況的檢查。

　　絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持電動 機繞組的干燥是非常重要的。

　　電動機工作環(huán)境潮濕、 工作間有腐蝕性氣體等因素的存在， 都會破壞電動機的絕緣。

　　最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不 應(yīng)帶電的金屬部分相碰， 發(fā)生這種故障， 不僅影響電動機正常工作。

　　還會危及人身安全。

　　所以電動機在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是否可靠。

　　(7) 除了按上述幾項內(nèi)容對電動機定期維護外，運行一年后要大修一次。

　　大修的 目的在于，對電動機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電動機缺少、磨損的元件， 徹底清除電動機內(nèi)外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查其磨損情況。

　　四：結(jié)論 電動機在我國的經(jīng)濟建設(shè)中擔(dān)當(dāng)著重要的角色，隨著我國加入 WTO 后，我國電動 機行業(yè)所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰(zhàn)日益加劇。

　　從節(jié)約能源， 保護環(huán)境出發(fā)， 高效率電動機是目前國際發(fā)展的趨勢。

　　這樣看來，推廣中國的高效率電動機是非常有必 要的。

　　但是在日常使用過程中如何去維護好，其影響可見一斑。

　　本文著重從電動機的技 術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀、工作原理、運行維護進行了初略的探討和分析，希望能給正在或即將從 事電動機工作的人士一些幫助。

　　12 機電一體化畢業(yè)論文 參考文獻

【機電大專畢業(yè)論文】相關(guān)文章：

礦山機電大專畢業(yè)論文09-30

機電一體化大專畢業(yè)論文10-05

機電畢業(yè)論文10-01

大專畢業(yè)論文11-22

大專畢業(yè)論文10-06

畢業(yè)論文大專10-05

大專畢業(yè)論文-大專論文10-05

機電專業(yè)畢業(yè)論文10-01

函授大專畢業(yè)論文11-17