【最新版】机电一体化综合课程设计 机电一体化专科毕业论文3135416
课程设计说明书
课程设计名称：机电一体化综合课程设计
题目：机电一体化课程设计
学生姓名：陈鹏程
专业：机电一体化
学号：
指导教师：
目录
1 前言 (1)
2 总体方案设计 (2)
2.1 总体分析 (2)
2.2 方案框图 (2)
3 单元模块设计 (3)
3.1 键盘与显示模块 (3)
3.1.1 模块工作原理 (3)
3.1.2 芯片CH452介绍 (4)
3.1.2.1 特点 (4)
3.1.2.2 显示驱动原理 (5)
3.2 单片机控制单元模块电路 (7)
3.2.1 控制原理 (7)
3.2.2 光电耦合电路 (8)
3.2.3 芯片介绍 (9)
3.3串行通信模块 (12)
3.3.1 RS232通信协议 (12)
3.3.2 串行通信电路 (13)
4 电机与电气控制电路设计 (15)
4.1 步进电机模块 (15)
4.1.1 步进电机的工作原理 (15)
4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数 (17)
4.3.3 步进电机的频率特性 (18)
4.2 交流电机正反转控制原理 (20)
4.3 交流电机的星—三角形启动 (21)
4.4 电气元件介绍 (21)
5 设计总结、致谢 (23)
6 参考文献 (24)
附录Ⅰ：单片机控制系统电路原理图设计 (25)
附录Ⅱ:电气控制原理图1 (26)
附录Ⅲ:电气控制原理图2 (27)
机电一体化综合课程设计
摘要：本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计；完
成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片机控制、
输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体思路是准确安
全的对工作台和电机进行控制。
位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片，数据经过处理，将按键信息串行方式传送给单片机，单片机通过相应的程序，向控制回路发
送控制信号，进而控制工作台的动作，实现对硬件设备的控制。
关键词：键盘操作，单片机控制，数码管显示。
1 前言
机电一体化是以机械技术和电子技术为主题，多门技术学科相互渗透、相互结合的产物，是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。
本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率，保证加工质量。此外，由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点，微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多，且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件，具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步，具有较高的重复定位精度，并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响，因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。
本设计完成了如下要求：
（1）单片机控制系统电路原理图的设计
（2）控制系统电路印制版的绘制
（3）利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动
（4）实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警
（5）设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图
（6）电气控制电路有相应的保护电路（过载、过压、欠压等）
（7）熟悉机电系统常用元器件（PLC、交流电机、直流电机、步进电机）
此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统，其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。经过小组讨论，拟设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统，单元模块包括：单片机控制电路，键盘接口电路，键盘电路，显示电路，输入电路，控制电路，PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限，在设计中难免会有些许瑕疵，恳请老师指正。
2 总体方案设计
2.1 总体分析
本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计。设计采用单片机对系统进行控制，单片机的包括键盘与显示的控制、与PC 机的串口通讯、以及电机输入输入输出信号的控制。电机的输入信号包含报警监测，在机床边缘运用一个接近开关即可实现此目的。
2.2 方案框图
单片机作为控制的核心，一方面对机床的运动方向和位移量进行控制，另外还将与键盘
对应的位移信息显示在LED 上，并实现与PC 机的通信以及对报警的处理。
三相交流
单片机
HD7279A
4*8键盘
8LED 显示
串行通信
光电隔离 光电隔离 功率接口 功率接口 步进电机X
步进电机Y
行程开关
工作台
至上位即
继电器控制
图2.1 总体方案设计图
3 单元模块设计
3.1 键盘与显示模块
3.1.1 模块工作原理
本单元模块电路的功能是通过对单片机编程，使当前按键信息在8个LED 上显示出来，由芯片CH452来对数码管进行驱动，并对键盘进行扫描。
图3.1所示为一来个八位LED 动态显示电路。在同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，8位LED 将显示相同的字符。若要各位LED 能够同时显示出与本位相应的显示字符，就必须采用动态显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线则处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要显示的字符段码。这样，在同一时刻，8位LED 中只有选通的那一位显示出字符，而另一位则是熄灭的。同样，在下一时刻，只让下一位的位选线处于选通状态，在段码线上输出将要显示字符的段码，则同一时刻，只有选通位显示出相应的字符，而其他各位则是熄灭的。如此循环下去，就可以使两位分别显示出将要显示的字符。
虽然这些字符是在不同时刻出现的，而在同一时刻，只有一位显示，其他各位熄灭，但由于LED 显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用，只要每位显示间隔时间足够短，则可以造成多位同时亮的假象，达到同时显示的效果。
SEG015SEG116SEG217SEG318SEG419SEG520SEG621SEG7
22
DIG01DIG12DIG23DIG34DIG45DIG56DIG67DIG7
8
VCC 23ADDR
25
H3L214GND 9GND 10
R ST
12
INT
24
SC L 27SDA
26
C H452
R 66
200
C 2
220
C 1
0.1
VCC
K0
K8
8×1N4001
8×2K
图3.1 显示单元模块电路图
键盘的扫描原理与数码管的扫描显示原理类似，依次将矩阵键盘的某行或某列置一，再逐个判断改行或该列上是否有信号为高，有则说明两座标相交处的按键按下了。 3.1.2 芯片CH452介绍
CH452是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452 内置时钟振荡电路，可以动态驱
动8 位数码管或者64 位LED，具有BCD 译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能；同时还可以进行64键的键盘扫描；CH452 通过可以级联的4线串行接口或者2 线串行接口与单片机等交换数据；并且可以对单片机提供上电复位信号。
图3.2 CH452工作原理图
3.1.2.1 特点
（1）显示驱动
●内置电流驱动级，段电流不小于15mA，字电流不小于80mA。
●动态显示扫描控制，直接驱动8 位数码管、64 位发光管LED 或者64 级光柱。
●可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式。
●BCD 译码支持一个自定义的BCD 码，用于显示一个特殊字符。
●数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环。
●各数码管的数字独立闪烁控制，可选快慢两种闪烁速度。
●任意段位寻址，独立控制各个LED 或者各数码管的各个段的亮与灭。
●64 级光柱译码，通过64 个LED 组成的光柱显示光柱值。
●扫描极限控制，支持1 到8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。
●可以选择字驱动输出极性，便于外部扩展驱动电压和电流。
（2）键盘控制
●内置64 键键盘控制器，基于8×8 矩阵键盘扫描。
●内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路。
●键盘中断，可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。
●提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。
●支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的CH452 可以被部分按键唤醒。
3、外部接口
●同一芯片，可选高速的4 线串行接口或者经济的2 线串行接口。
● 4 线串行接口：支持多个芯片级联，时钟速度从0 到2MHz，兼容CH451 芯片。
● 4 线串行接口：DIN 和DCLK 信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚。
● 2 线串行接口：支持两个CH452 芯片并联（由ADDR 引脚电平设定各自地址）。
● 2 线串行接口：时钟速度从500Hz 到200KHz，兼容两线I2C 总线，节约引脚。
●内置上电复位，可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。
4、其它
●内置时钟振荡电路，不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件，更抗干扰。
●支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。
●可选两种封装：SOP28、DIP24S，引脚与CH451 芯片兼容。
●经过授权采用了1 项专利技术，低成本，简便易用。
3.1.2.2 显示驱动原理
CH452对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为DIG0 至DIG7，当其中一个引脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。CH452内部具有电流驱动级，可以直接驱动0.5英寸至1 英寸的共阴数码管，段驱动引脚SEG6～SEG0 分别对应数码管的段G～段A，段驱动引脚SEG7 对应数码管的小数点，字驱动引脚DIG7～DIG0分别连接8 个数码管的阴极；CH452 也可以连接8×8矩阵的发光二级管LED阵列或者64 个独立发光管或者64级光柱；CH452可以改变字驱动输出极性以便直接驱动共阳数码管（不译码方式），或者通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。
CH452支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为1时，唯一的数码管DIG0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限设定为8 时，8 个数码管DIG7～DIG0各得到18的动态驱动时间；当扫描极限设定为4 时，4个数码管DIG3～DIG0 各得到14 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流将比扫描极限为8时增加一倍，所以降低扫描极限可以提高数码管的显示亮度。
CH452内部具有8 个8 位的数据寄存器，用于保存8 个字数据，分别对应于CH452所驱动的8个数码管或者8 组每组8 个的发光二极管。CH452支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中，闪烁控制的属性不会随数据移动。
CH452 支持任意段位寻址，可以用于独立控制64 个发光管LED 中的任意一个或者数码管中的特定段（例如小数点），段位编址顺序与键盘编址一致，编址从00H 到3FH。当用“段位寻址置1”命令将某个地址的段位置1 后，该地址对应的发光管LED 或者数码管的段会点亮，该操作不影响任何其它LED 或者数码管其它段的状态。
CH452支持64级的光柱译码，用64 个发光管或者64级光柱表示65种状态，加载新的光柱值后，编址小于指定光柱值的发光管会点亮，而大于或者等于指定光柱值的发光管会熄灭。
CH452默认情况下工作于不译码方式，此时8个数据寄存器中字数据的位7～位0分别对应8 个数码管的小数点和段G～段A，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位唯一地对应一个发光二级管。当数据位为1时，对应的数据管的段或者发光管就会点亮；当数据位为0 时，则对应的数据管的段或者发光管就会熄灭。例如，第三个数据寄存器的位0为1，所以对应的第三个数码管的段A点亮。通过设定，CH452 还可以工作于BCD译码方式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数BCD 码，由CH452 将其译码后直接驱动数码管显示对应的字符。BCD 译码方式是指对数据寄存器中字数据的位4～位0进行BCD译码，控制段驱动引脚SEG6～SEG0的输出，对应于数码管的段G～段A，同时用字数据的位7 控制段驱动引脚SEG7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据的位6和位5不影响BCD译码。下表为数据寄存器中字数据的位4～位0 进行BCD 译码后，所对应的段G～段A 以及数码管显示的字符。参考下表，如果需要在数码管上显示字符0，只要置入数据0xx00000B 或者00H；需要显示字符0.（0 带小数点），只要置入数据1xx00000B 或者80H；类似地，数据1xx01000B或者88H 对应于字符8.（8 带小数点）；数据0xx10011B 或者13H 对应于字符=；数据0xx11010B 或者1AH 对应于字符.（小数点）；数据0xx10000B或者10H对应于字符（空格，数码管没有显示）；数据0xx11110B 或者1EH 对应于自定义的特殊字符，由“自定义BCD 码”命令定义。
3.1.2.2 键盘扫描原理
CH452 的键盘扫描功能支持8×8 矩阵的64 键键盘。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚用于列扫描输出，SEG7～SEG0 引脚都带有内部下拉电阻，用于行扫描输入。当启用键盘扫描功能后，4线串行接口中的DOUT 引脚的功能由串行接口的数据输出变为键盘中断输出以及按键数据输出。
CH452 定期在显示驱动扫描过程中插入键盘扫描。在键盘扫描期间，DIG7～DIG0 引脚按照DIG0至DIG7 的顺序依次输出高电平，其余7个引脚输出低电平；SEG7～SEG0引脚的输出被禁止，当没有键被按下时，SEG7～SEG0都被下拉为低电平；当有键被按下时，例如连接DIG3与SEG4的键被按下，则当DIG3输出高电平时SEG4 检测到高电平；为了防止因为按键抖动或者外界干扰而产生误码，CH452实行两次扫描，只有当两次键盘扫描的结果相同时，按键才会被确认有效。如果CH452检测到有效的按键，则记录下该按键代码，并通过4 线串行接口中的DOUT引脚或者2 线串行接口中的INT#引脚产生低电平有效的键盘中断（当INTM为1 时输出低电平脉冲中断，参考5.5 节和5.6节中的说明），此时单片机可以通过串行接口读取按键代码；在没有检测到新的有效按键之前，CH452 不再产生任何键盘中断。CH452 不支持组合键，也就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按下；如果多个键同时按下，那么按键代码较小的按键优先。
CH452 所提供的按键代码为7 位，位2～位0 是列扫描码，位5～位3 是行扫描码，位6 是40H），其中，对应DIG3的列扫描码为011B，对应SEG4的行扫描码为100B。单片机可以在任何时候读取按键代码，但一般在CH452检测到有效按键而产生键盘中断时读取按键代码，此
时按键代码的位6总是1，另外，如果需要了解按键何时释放，单片机可以通过查询方式定期读取按键代码，直到按键代码的位6为0。
下表是在DIG7～DIG0 与SEG7～SEG0之间8×8 矩阵的顺序编址，既是按键编址，也是数码管段位、发光管LED 阵列以及光柱的编址。由于按键代码是7位，键按下时位6总是1，所以当键按下时，CH452 所提供的实际按键代码是表中的按键编址加上40H，也就是说，此时的按键代码应该在40H到7FH之间。
表3.1 CH452按键编址
3.2单片机控制单元模块电路
3.2.1 控制原理
本次设计是以单片机为核心进行设计的。在整个单片机控制系统中，CPU既是运算处理中心，又是控制中心，是控制系统最关键的器件。本系统中选用与MCS-51系列完全兼容的AT89C52单片机，AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。
89C52的P2口输出的矩形脉冲信号直接控制步进电机的正反转，两台电机需4个控制信号，一根信号线备用。工作台上行程开关的检测信号经光电隔离器件后送到单片机，这样可以实现单片机与电机工作电路的隔离，起到了抗干扰和保护的作用，也有3个备用。工作台工作时的指示灯则由P14-P17和T0、T1控制，分别用于提示操作人员工作台是在哪个坐标上朝哪个方向运动。
P101P112XTAL2
4
XTAL1
5P123P134P145P156P167P17
8P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2728P2627P2526P2425P2324P2223P2122P2021ALE
30PSEN
29R D
17WR
16
R ST
9
EA
31R XD 10TXD 11INT012INT113T0
14T115AT89C51VCC 2PFI 4M R 1
GND
3
R EST 7WDI 6WDO 8PFO
5
R 91K
R 103.3K VCC
K65
C 330P C 4
30P Y112M
12345678
INPUT
12345678Driv er
U3
U4
U5
U6
U7
U2
U1
R 212K
R 222K
R 232K
R 242K
R 252K
R 262K
R 272K
R 31200
R 32200
R 33200
R 34200
R 35200
R 36200
R 37200
P07
P06
P05
P04
P03
P02
P01
VCC
1
2
U1A 74071
2U2A 74071
2U3A 74071
2U4A 74071
2U5A 74071
2U6A 7407
R 411K
R 421K
R 431K
R 441K
R 451K
R 461K
12345678
OUTPUT
VCC
P12
P13
P14
P15
P17
P16
图3.2 单片机控制单元模块电路
3.2.2 光电耦合电路
电机的那个输入信号先经光电耦合器后送至单片机处理，这是由于步进电机的大功率、高电平会对单片机产生较严重的干扰，不能直接把单片机产生的控制信号直接连在步进电机
上，需要进行强弱电隔离。在实际运用中，对于强弱电隔离一般采用电子开关方法或光电隔离的方法，在这里我们采用光电隔离的方法，如图3.3所示。光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)集成在一起，通过光线实现耦合构成电--光和光--电的转换器件。
R1R2
HONGWAI
2
4
74AHC1G14
1
2
A
7404
+5V
图3.3 光电耦合电路
3.2.3 芯片介绍
设计所使用的单片机AT89C52是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能COMS8位单片机，如图3.5基本外围电路图所示。它片内含有8k bytes 的可反复檫写的只读程序存储器（PEROM ）和256 bytes 的随机存储数据存储（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU ）和Flash 存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
AT89C52提供以下标准功能：8k 字节Flash 闪速存储器，256字节内部RAM ，32个IO 口线，3个16位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工川行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM ，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
图3.4 AT89C52基本外围电路图
AT89C52的内部逻辑框图如图3.6所示，其管脚功能如下：
(1)电源引脚：
Vcc(40引脚)：接+5V电源。
Vss(20引脚)：接地。
(2)时钟引脚：
2个时钟引脚XTAL1、XTAL2外接晶体与片内的反向放大器构成了一个晶体振荡器，它为单片机提供了时钟控制信号。两个引脚也可以外接独立的晶体振荡器。
XTAL1（19引脚）：接外部晶体的一个引脚。该引脚内部是一个反向放大器的输入端，这个反向放大器构成了片内振荡器。
XTAL1（18引脚）：接外部晶体的另一端，在该引脚的内部接至内部反向放大器的输出
端。若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号。
图3.5 AT89C52的内部逻辑框图
(3)控制引脚：
此类引脚提供控制信号，有的引脚还有复用功能。
RSTV PD(9引脚)：RST（RESET）是复位信号输入端，高电平有效。当单片机运行时，在此引脚上加上持续时间大于两个机器周期的高电平时，就可以完成复位工作。在单片机正常工作时，此引脚应为≤0.5V低电平。V PD为本引脚的第二功能，即备用电源输入端。
ALEPROG（30引脚）：ALE引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作以后，ALE引脚不断输出正脉冲信号。当单片机访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。PROG为本引脚的第二功能，为低电平有效。在对片内EPROM型单片机编程写入，此引脚作为编程脉冲输入端。
PSEN（29引脚）：程序存储器允许输出控制端，为低电平有效。在单片机访问外部程序
存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。
EAV PP（31引脚）：EA功能为内外程序存储器选择控制端，为低电平有效。EA为高电平时，单片机访问片内程序存储器，反之则选择片外程序存储器。V PP为本引脚的第二功能。在对Flash闪速存储器编程时，该引脚加上+12V或是+5V的编程允许电源。
(4)IO口引脚：
P0口：双向8位三态IO口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。
P1口：8位准双向IO口，可驱动4个LS型TTL负载。
P2口：8位准双向IO口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。
P3口：8位准双向IO口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。除此之外，P3口还有第二功能，如表3.2所示：
表3.2 P3口的第二功能
3.3串行通信模块
串行通信有很多种，目前较常用的有RS232、RS422和RS485，根据本设计的实际情况，RS232串行通信可以满足要求，232电平与TTL电平的转换使用已广泛使用且效果良好的MAX232芯片。
3.3.1 RS232通信协议
（1）RS-232C标准介绍
串行通信接口标准中，RS-232C是目前最常用的一种串行通信接口。RS-232C标准的全称是EIA-RS-232C标准，该标准对串行通信的连接电缆和机械、电气特性、信号功能以及传输过程都进行了明确的规定，适合于数据传输速率在0-20kbs范围内的通信。
RS-232C的推荐最大电缆长度为15m，实际通信中可以以降低通信速率为代价适当延长通信距离。如果要实现长距离的传输（数百米），需要使用专门的长线驱动器来延长RS-232C
的通信距离。
（2）RS232C中的引脚定义和电气特性
RS-232C中定义了20根信号线，使用25芯D型连接器DB25实现，后来为了简化串口的线路连接，出现了9芯D型连接器DB9，DB9引脚的分布和信号说明分别如图3.6和表3.3所示。
图3.6 DB9连接器引脚定义
表3.3 DB9连接器信号说明
引脚号符号缩
写
方向说明
1 DCD 输入数据载波检出
2 RXD 输入接受数据
3 TXD 输出发送数据
4 DTR 输出数据终端准备
好
5 GND 信号地
6 DSR 输入数据准备就绪
7 RTS 输出请求发送
8 CTS 输入允许发送
9 RI 输
入
振铃提示
RS-232C标准的电气特性参数有带3-7KΩ时驱动器的输出电平、输出开路时接受器的输出逻辑、输入经300Ω接地时接收器的输出逻辑和驱动器转换速率等。不同于传统的TTL等数字电路的逻辑电平，RS-232C的逻辑电平以公共地为对称，其逻辑“0”电平规定在+3V-+25V 之间，逻辑“1”电平规定在-3V—25V之间，因此需要使用正负极性的双电源供电。由于其与TTL等数字电路的逻辑电平不兼容，因此二者之间的连接必须使用电平转换。一般使用中，只需要连接好TXD、RXD、DSR、RTS、GND5根线即可正常通信。如果去掉握手信号，最少使用3根线即可实现正常的串口通信。
本设计采用MAX232芯片实现单片机和上位机之间电平的转换，而且该芯片本身对电流具有一定的泵升的作用，因此广泛应用于串行通信中。
3.3.2 串行通信电路
RS-232C接口电路包括RS-232C接口电平转换部分和RS-232C总线连接部分。RS-232C标准的逻辑电平与TTL电平之间的转换用MAX232芯片实现，单片机的TXD、RXD分别连到MAX232的T2in、R1out端。在RS-232C的总线连接上采用最简单的三线连接模式，即连接DB9的TXD、
RXD 和GND 三端。
V+2C 1+
1
C 1-3C 2+
4
C 2-5V-6T2IN 7R 2OUT 8VCC 16GN
D 15T1OUT
14R 1IN
13R 1OUT
12T1IN 11T2OUT
10
R 2IN 9S?M AX232
C 6
0.1
C 7
0.1C 8
0.1
C 50.1
VCC
162738495
J?DB9
图3.7 RS-232C 接口电路
4 电机与电气控制电路设计
4.1 步进电机模块
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，它的运行需要专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号控制。每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了电动机旋转的速度，改变绕组的通电顺序可以改变电机旋转的方向。在数字控制系统中，它既可以用作驱动电动机，也可以用作伺服电动机。它在工业过程控制中得到广泛的应用，尤其在智能仪表和需要精确定位的场合应用更为广泛。
图4.1 三相反应式步进电机工作原理图
4.1.1 步进电机的工作原理
步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、行程控制等场合。
一、步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必须以脉冲电流来驱动。若每旋转一圈以200 个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18 度，其旋转角度与脉冲数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。二、步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1相励磁及2 相励磁之分，而半步励磁又称1-2 相励磁。图为步进电动机的控制等效电路，适应控制A、B、A、B 的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。因此，依序不断送出脉冲信号，即可步进电动机连续转动。
分述如下：
A、1 相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振动较大，每送一励磁信号可走1.8 度。若欲以1 相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
B、2 相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，故为目前用最多的励磁方式，每送一励磁信号可走1.8 度。若以2 相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
C、1-2 相励磁法：为1 相与2 相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，每送一励磁信号可走0.9 度，故亦广泛被采用。若以1 相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励磁顺序：
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
3、步进电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。下面介绍的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源，步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图4.2和表4.1所示：
图4.2 步进电机原理图
表4.1 线圈通电顺序
相顺序从0到1称为一步，电机轴将转过18度，0→1→2→3→4则称为通电一周，转轴将转过72度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续的转动起来，而进行相反的通电顺序如4→3→2→1将使电机同速反转。通电一周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也不可能太快，因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率过高，可能导致电机失步，甚至只在原步颤动。
4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数
对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为，它的齿距角为： =2Π，而步进电机运行k 拍可使转子转动一个齿距位置。实际上步进电机每一拍就执行一次步进，所以步进电机的步距角可以表示如下：
公式（4.1）或公式（4.2）
其中：k是步进电机工作拍数，Nr是转子的齿数。
例如：对于三相反应式步进电机而言，工作方式有三拍和六拍之分。三拍就是在转动一个齿距时换相三次；六拍则是换相六次。而在三拍方式中还有单三拍和双三拍之分。从公式(4.2)可知：为了使步进电机工作的步距角减小，也即：使控制精度增高，步进电机在相数一定的情况下应增加工作拍数。
4.3.3 步进电机的频率特性
对于反应式步进电机，在其绕组中通电的相序不同时，步进电机的旋转方向和步进精度
机电一体化毕业论文
毕业设计(论 文) G RADUATE D ESIGN (T HESIS ) 设计（论文）题目 XXXXXXXXXX 学 生 XX 学习中心 XXXXXXXXX 专 业 XXXXXXX 层 次 XXX 二〇XX 年 XX 月 XX 日 东 北大 学 毕业 设计︵论文︶ 东 北大 学继续教 育学教务处
机电一体化论文 一、前言 机电一体化是以机械电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科。而机电一体化产品是在机械产品的基础上采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了机电一体化为特征的发展阶段。因此机电一体化是在机械产品中的机构主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术和计算机技术、并将机件装置和电子设备以及计算机软件等有机结合起来构成的系统总称。根据系统功能目标和优化组织目标标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。 二、统揽机电一体化涵盖“技术”和“产品”两个方面。 机电一体化发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要
发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化、和绿色化。 1、数字化微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2、智能化要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 3、模块化由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的机电一体控制单元等。这样在产品开发设计时，可以利用这
世界技能大赛选拔赛机电一体化项目技术文件
第46届世界技能大赛xx省选拔赛机电一体化项目技术文件
1.1 本项目的简要技术描述 (1) 1.2 考核目的 (1) 1.3 相关文件 (1) 2. 选手的能力要求 (1) 3. 竞赛项目 (2) 3.1 竞赛任务模块 (2) 3.2 任务简述及要求 (3) 3.2.1 任务A（已知单元安装、编程、调试及运行） (3) 3.2.2 任务B(已知单元和未知模块组成的生产线安装、编程、调试、运行) (3) 3.3 命题方式 (3) 4. 评分标准及排名 (3) 4.1 评价分（主观分） (4) 4.2 测量分（客观分） (4) 4.3 评分流程说明 (4) 4.3.1 评分流程 (4) 4.3.2 评分说明 (5) 4.4 统分方法 (5) 4.5 参赛队排名 (6) 4.6 裁判员和选手 (6) 4.6.1 裁判组 (6) 4.6.2 裁判任职条件及组成 (6) 4.6.3 选手的条件和要求 (7) 5. 竞赛相关设施设备 (7) 5.1 竞赛设备及要求 (7) 5.3 竞赛准备要求 (8) 5.3.1 PLC控制器 (8) 5.3.2 PLC编程电脑 (9) 5.3.3 触摸屏 (9) 5.4 赛场每个比赛工位所需设施 (10) 5.5 现场设施工具清单 (11) 5.6 工具仪器清单 (12) 5.7 耗材清单 (12) 6. 项目特殊规定 (12) 6.1 选手安全防护措施要求 (12) 6.2 有毒有害物品的管理和限制 (13) 6.3 选手其他约定 (13) 6.3 裁判要求及约定 (14)
7.1 场地面积要求 (15) 7.2 场地照明要求 (15) 7.3 场地消防和逃生要求 (15) 7.4 医疗设备和措施 (16) 8. 健康要求和绿色环保 (16) 8.1 环境保护 (16) 8.2 循环利用 (16) 9. 开放现场的要求 (16) 9.1 对于公众开放的要求 (16) 10. 相关文件 (17)
机电一体化专业毕业论文
1.0机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 1.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 1.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 1.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 1.4 网络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 1.5 人性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 1.6 微型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 1.7 集成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 1.8 带源化
机电一体化课程设计报告
机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日
目录 第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附：6张系统框图和元器件图
第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min （4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。
机电一体化系统设计与装调技术项目-样题
附件1 2019年度机械行业职业教育技能大赛 “三向杯”机电一体化系统设计与装调技术项目 竞赛样题(高职组） 选手须知： 1.任务书共 27 页，附页图纸 31 页，故障排查表 1 页，如出现任 务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请更换任务书。2.竞赛任务完成过程配有两台编程计算机，参考资料（竞赛平台相 关的器件手册等）放置在“D:\参考资料”文件夹下。 3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中 创建的程序文件必须存储到“E:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。 4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则 成绩无效。 5.由于错误接线、操作不当等原因引起PLC、触摸屏、变频器、工业 机器人控制器及I/O组件、伺服放大器的损坏，将依据大赛规程进行处理。 6.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。 场次：工位号：日期：
机电一体化系统设计与装调技术项目任务书(高职组) 一、竞赛设备说明 竞赛平台由颗粒上料单元、加盖拧盖单元、检测分拣单元、工业机器人搬运单元、智能仓储单元5个工作单元组成，实现空瓶上料、颗粒物料上料、物料分拣、颗粒填装、加盖、拧盖、物料检测、瓶盖检测、产品分拣、机器人搬运合格产品入盒、盒盖包装、贴标、入库等自动生产全过程。 系统每个工作单元都配有独立的控制PLC 和人机交互的按钮板，系统可以联机运行，同时各单元也可以单站运行。5台PLC 通过RS485进行通讯，可以任意选择其中一个工作单元作为主站，触摸屏与主站进行串口通讯。 二、工作过程概述 本系统工作过程概述如下： (一)颗粒上料单元上料输送带逐个将空瓶输送到主输送带；上料检测传感器检测到有空物料瓶到位，上料输送带停止；同时循环输送带机构将供料机构的物料推出，根据物料颗粒的颜色进行分拣；当空瓶到达填装位后，填装定位机构将空瓶固定，主输送带停止；填装机构将分拣到位的颗粒物料吸取放到空物料瓶内；物料瓶内填装物料到达设定的颗粒数量后，填装定位气缸松开，主输送带启动，将物料瓶输送到下一个工位。如图0-2所示。 图0-1 SX-815Q 机电一体化综合实训设备
机电一体化毕业论文
职业技术学院毕业设计（论文） 论文题目：机械手控制 院部：机电工程学院；汽车学院 专业：机电一体化 班级： 13级机电五班 姓名：程帅 学号： 9 指导教师：王素粉 指导老师职称：讲师 2015年12月20 日
三门峡职业技术学院毕业论文 机械手控制 摘要 生产技术和生产力的高速发展，要求现代化企业必须有更高的生产效率，更高的自动化程度及其安全可靠性。机械手可以实现多工步的自动换装，使用可靠安全，通过程序更换就可以实现功能升级。机械手在扩大生产围，缩短新产品的试制周期，加速产品的更新换代，降低成本和减轻工人劳动强度起到重要作用。 由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 关键词：工业自动化; 机械化; FMS; FMC; 机械手研究开发 ?I?
机电一体化课程设计报告
机电一体化课程设计报 告
机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日
目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17)
第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min
第44届世界技能大赛选拔赛机电一体化项目技术文件
2016年中国技能大赛——第44届世界技能大赛机电一体化项目全国选拔赛技术工作文件 1.本项目的技术描述 1.1本项目的简要技术描述 机电一体化技术涉及机械、电子、气动和计算机技术。集机械、气压工程、编程、机器人技术及系统开发等技能于一体。机电一体化技术人员能满足自动化行业的各种需求，能搭建工业自动化系统，能够设计、制造、维护和修理自动化设备及对设备控制系统编程。 1.2选手的竞赛能力和要求 竞赛以实际操作技能为主。为全面考查参赛选手的职业综合素质和技术技能水平，选手能力要求包括：工作的组织与管理，交流与人际沟通，机电一体化系统开发，使用工业控制器，软件编程，电路设计，分析、运行和维修七大部分，具体要求内容及说明见表1。 表1 竞赛能力要求及说明
2.裁判员和选手 2.1裁判长 裁判长应具有较强的组织协调能力，处理问题公平、公正。从事本职业（项目）技术工作15年以上。具有本职业（项目）高级技师职业资格或副高级及以上专业技术职务，且在本职业（项目）领域具有一定的影响力。参与过省级以上职业技能竞赛相关技术工作，具备国家职业技能竞赛裁判员资格或世界技能大赛执裁经验者。 2.2裁判员的条件和组成 2.2.1裁判员基本条件 参加全国选拔赛技术工作的裁判人员，应具备以下条件： ⑴热爱祖国，遵纪守法，诚实守信，具有良好的职业道德，身体健康； ⑵裁判员应具有团队合作、秉公执裁等基本素养，具有本职业（项目）技师及以上职业资格或中级及以上专业技术职务。有省级以上职业技能竞赛技术工作经历且在省级选拔活动中担任技术专家，或具备国家职业技能竞赛裁判员资格者优先。 2.2.2裁判员的组成 裁判员由每个参赛地区或行业（以下简称各参赛代表队）依据
机电一体化毕业论文.doc
摘要 作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识 关键词：机电一体化电动机机械技术微电子技术
目录 绪论 --------------------------------------------------------------4 第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策 ----------------------5 一、机电一体化技术发展历程及其趋势 ------------------------5 二、典型机电一体化产 --------------------------------------7 三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务 ----------------7 四、我国发展“机电一体化”的对策 --------------------------9 第二章电动机的发展及工作原理 ------------------------------------11 一、电动机技术发展及现状 ----------------------------------11 二、电动机工作原理 ----------------------------------------12
三、电动机的维护 ------------------------------------------13. 四、结论 --------------------------------------------------16 致谢 ---------------------------------------------------------------17 参考文献 -----------------------------------------------------------18 绪论 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。
机电一体化课程设计报告书
机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。
3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制
2016机电一体化组装与调试赛项国赛样题
全国职业院校技能大赛中职组机 电一体化设备组装与调试赛项 样题 ××智能生产设备组装与调试工 作 任 务 书 中国.山东.潍坊 2016.4 工作任务与要求 页脚内容1
一、按《××智能生产设备组装图》（图号01）组装智能生产设备，并实现该设备的生产功能。 二、按《××智能生产设备电气原理图》（图号02）连接××智能生产设备的控制电路，你连接的电路应符合工艺规范要求。 三、按《××智能生产设备气动系统图》（图号03）安装气动系统的执行元件、控制元件和连接气路，调节气动系统的工作压力、执行元件的进气量。使气动系统能按要求实现功能，气路的布局、走向、绑扎应符合工艺规范要求。 四、请你正确理解××智能生产设备的生产过程和工艺要求、意外情况的处理等，制作触摸屏的界面，编写××智能生产设备的PLC控制程序和设置变频器的参数。 注意：在使用计算机编写程序时，请你随时在计算机E盘保存已编好的程序，保存文件名为工位号加A （如03号工位文件名为“03A”）。 五、请你安装、调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成××智能生产设备的整机调试，使××智能生产设备能按照要求完成生产任务。 六、请你填写组装与调试记录中的有关内容。 注意！ 本次组装与调试的××智能生产设备，用触摸屏控制。 你可以同时使用触摸屏和按钮模块上按钮、开关控制，但没有加分。 你也可以单独使用按钮模块上的按钮、开关控制。这时，你需要在《××智能生产设备电气原理图》上画出增加的电路，但原电路不能改动。单独使用按钮模块上的按钮、开关控制不能得触摸屏的相关分。 ××智能生产设备说明 页脚内容2
页脚内容3 图1零件及其插装位置 ××智能生产设备有按照顾客的需求，完成产品原料配置，加工成型与检测，产品分拣包装，记录产品信息等功能。是一种多品种、小批量的智能生产设备，该设备各部件名称及其安装位置如图1所示。 ××智能生产设备 上电，若设 备的气动机械手在B 料台/废品仓上方且手爪张开，各推送气缸的活塞杆在缩回位置，加工装置/成品仓、带输送机的电动机停止的初始位置，则触摸屏显示首页如图2所示。若××智能生产设备的相关部件不在初始位置，则需手动复位，复位后出现触摸屏首页。 按进入按钮，进入按钮变色且页面弹出“密码”对话框如图3所示，输入设备管理人员发给你的密码（235A ），可进入触摸屏的下一页面。若输入密码错误，出现要求重输密码的对话框如图4所示，输入正确密码可进入下一页面；若输入密码错误，则出现“你不能进入，请离开！”的警告且进入按钮闪烁5s 后熄灭，返回如图2所示的页面后，可再次按进 入按钮。 输入正确密码进入
机电一体化专业毕业论文
机电一体化专业毕业论 文 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
毕业论文 机械手控制 系部名称：机电工程系 班级：机电一体化二班 学号：0000 学生姓名：XX 指导教师：XX 2011年 11月
机械手控制 摘要 生产技术和生产力的高速发展，要求现代化企业必须有更高的生产效率，更高的自动化程度及其安全可靠性。机械手可以实现多工步的自动换装，使用可靠安全，通过程序更换就可以实现功能升级。机械手在扩大生产范围，缩短新产品的试制周期，加速产品的更新换代，降低成本和减轻工人劳动强度起到重要作用。 由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 关键词：工业自动化; 机械化; FMS; FMC; 机械手研究开发
机电一体化课程设计
专业：机电一体化 班级： 08—1班 老师：刘顺东 学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月
XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)
1.序言 据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。
大专-机电一体化毕业论文
国家开放大学 毕业论文（设计）题目：机电一体化 学习中心：吴忠电大分校 学号： 1464001402456 姓名：吴占忠 专业：机电一体化 指导教师：史景江 2016 年 5 月 17 日
摘要 作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识 关键词：机电一体化电动机机械技术微电子技术
目录 绪论 --------------------------------------------------------------4 第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5 一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5 二、典型机电一体化产--------------------------------------7 三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7 四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9 第二章电动机的发展及工作原理------------------------------------11 一、电动机技术发展及现状----------------------------------11 二、电动机工作原理----------------------------------------12 三、电动机的维护------------------------------------------13. 四、结论--------------------------------------------------16 致谢---------------------------------------------------------------17 参考文献-----------------------------------------------------------18
2018年度中职组机电一体化设备组装与调试赛项样题
附件1：全国职业院校技能大赛工作任务书样题 2018 年全国职业院校技能大赛中职组机电一体化设备组装与调试赛项××智能车间××单元搭建 工 作 任 务 书 2017.09
1.按《××智能车间××单元设备立柱组装图》（图号00）组装各立柱，按《××智能车间××单元设备组装图》（图号01）组装皮带输送机及其他机械构件，并实现该设备的生产功能。 2.按《××智能车间××单元设备电气原理图》（图号02）连接×× 智能车间××单元设备的控制电路，你连接的电路应符合工艺规范要求。 3.按《××智能车间××单元设备通信拓扑图》（图号03）连接×× 智能车间××单元设备的网络并根据通信协议设置通信参数，你连接的网络应通信稳定且符合工艺规范要求。 4.按《××智能车间××单元设备气动系统图》（图号04）安装气动系统的执行元件、控制元件和连接气路，调节气动系统的工作压力、执行元件的进气量。使气动系统能按要求实现功能，气路的布局、走向、绑扎应符合工艺规范要求。 5.请你参考××智能制造系统说明，正确理解××智能车间××单元设备的生产过程和控制要求、意外情况的处理等，制作触摸屏的界面，编写××智能车间××单元设备的PLC 控制程序和设置变频器的参数。 注意：在使用计算机编写程序时，请你随时在计算机E 盘保存已编好的程序，保存文件名为工位号加A（如03 号工位文件名为 “03A”）。 6.请你安装、调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成××智能车间××单元设备的整机调试，使××智能车间××单元设备能按提交的订单及要求完成配料、加工和送到指定的产品领取口。 7.根据要求正确使用RFID 读写器：现场提供两个电子标签（一个有数据标签和一个空白标签），使用RFID 读写器将有数据的标签
机电一体化大专毕业设计论文.doc
临汾职业技术学院 毕业论文 专业：矿井通风与安全班级：通风 1 3 1 班 姓名：王羽 指导老师：胡娟 定稿时间：2016 - 06 – 13
机电一体化技术应用及其研究 摘要 讨论了机电一体化技术在数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化、绿色化这些方面的研究和发展对于改变整个机制造业面貌所起的重要作用，并说明机电一体化技术的智能化技术，分布式控制系统、开放式控制系统、现场总线技术、交流传动技术在钢铁工业中的应用以及发展趋势。
第1章绪论 1.1概述 进入80年代以来，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而，“什么是机电一体化?”，‘呼机电一体化技术都包括那些特征?”，“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何?”等问题却很难令人回答，这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定义来界定其发展潜力;另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。 第二章机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、
集成化、带源化和绿色化 2.1 数字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2.2 智能化 即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.3 模块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有
机电一体化毕业论文
机电一体化毕业论文 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】
毕业论文 课题名称机电一体化技术的应用与发展姓名 XXX 学号 XXXXXXX 所在系机电系专业年级机电XX 指导教师 XXX 二O一 4 年 X 月XX日 目录 第一章机电一体化的基本概念 (2) 基本概念 (2) 第二章机电一体化技术的发展历程 (3) 第三章机电一体化技术的发展方向 (4) 光机电一体化方向 (4) 柔性化方向 (4) 智能化方向 (4) 仿生物系统化方向 (4) 微型化方向 (5) 第四章机电一体化技术的应用 (5) 在现代机械制造业中的应用 (5) 在饮料行业中的应用 (5) 在钢铁企业中的应用 (6) 第五章机电一体化产品的发展趋势 (7) 智能化 (7) 数字化 (7) 模块化 (7) 网络化 (7) 自源化 (8) 人性化 (8)
微型化 (8) 绿色化 (8) 第六章典型机电一体化产品的发展趋势 (9) 自动机与自动生产线 (9) 结束语 (9) 感谢辞 (10) 参考文献 (11) 第一章机电一体化的基本概念 基本概念 机电一体化又称机械电子学，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics的后半部分组合而成。机电一体化最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。 随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术 第二章机电一体化技术的发展历程 “机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。 80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。
机电一体化课程设计C6140卧式车床数控化改造设计
目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)
4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ