机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文9篇机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文 机电一体化专业毕业论文（精品合集） 我看机电一体化1【摘要】 机电一体化是一项将系统技术、计算机信息处理技术、伺服传动技术、自动控制技下面是小编为大家整理的机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文9篇,供大家参考。
篇一：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
一体化专业毕业论文（精品合集）我看机电一体化 1 【摘要】
机电一体化是一项将系统技术、计算机信息处理技术、伺服传动技术、自动控制技术、检测传感技术和机械技术等多项技术相互结合的系统工程，是现代科学技术发展的必然结果。本文简述了机电一体化技术的基本情况和发展背景发展历程，明确了机电一体化技术对于机械制造业的整体行业发展所拥有的重要影响，并阐明了机电一体化技术在未来社会朝着智能化、系统化以及轻量、微型化的方向发展。希望为机电制造业未来的发展方向起到了一定的指向作用。
【关键词】：机电一体化一体化技术现状发展发展趋势前景任务形势 绪论 人类社会是一部科技发展史，尤其是近代史，随着工业革命的进行，机械工业和机器制造业一直处于高速发展的状况，并且随着现代科学技术的迅速发展，在很大程度上极大地推动了学科之间的交叉和渗透，这在很大程度上促进了工程技术方面的改造和创新。尤其是在机械工程方面,随着微电子技术和计算机技术的交互发展，
并逐渐应用到机械工业当中，形成了机电一体化的技术发展方向,机械制造技术的发展是从开始的完全人工到半自动化直到自动化,是这部技术发展史的一部分。这在很大程度上使机械工业的技术和产品机构、功能构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,促进工业生产由“机械电气化”时代进入“机电一体化”时代，机电一体化技术是机械、电子、信息三个学科合理结合的复合技术,是在工业产品和过程设计与制造中,机械行业和高科技计算及行业的有机结合，在技术发展阶段，人类总是试图实行实现各个行业智能化和绿色化，所以，机电一体化技术促进了机械制造技术的发展计入一个新的阶段，在很大程度上推动了两个行业的迅速发展， 第一章简述机电一体化 1.1 ．机电一体化 1.1.1 机电一体化的来源 “机电一体化”在国外被称为 Mechatronics 是日本人在 20 世纪 70年代初提出来的，它是用英文 Mechanics 的前半部分和 Electron-ics的后半部分结合在一起构成的一个新词，意思是机械技术和电子技术的有机结合。
1.1.2 机电一体化的简介 这一名称已得到包括我国在内的世界各国的承认，我国的工程技术人员习惯上把它译为机电一体化技术。机电一体化技术又称为
机械电子技术，是机械技术、电子技术和信息技术有机结合的产物。机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。是现代化的自动生产设备几乎可以说都是机电一体化的设备。
中国机电设计迈入PLM 全新阶段，正挑战着了前所未有的，不可预测的难题，一个个久战沙场经久不衰精兵良将正褪去了昨日英雄的光环，唯有CAMELVIEW 能够胜任军统三国，光复旧业的重任，此时数系科技与德国 iXtronicsGmbH 公司携手共同开拓机电设计领域的新篇章，CAMELVIEW 作为机电一体化设计系统，从产品的概念设计到产品性能的测试、验证、通过都是一体化的，流程化的、规范化的，在满足用户设计的前提下，数值实验的仿真与结果的验证无不精确化，支持复杂环境下，多工况，多耦合场设计. 1.2 电一体化技术基本概念 机电一体化技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运
动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。
1.3 机电一体化技术五大组成要素与四大原则 1.3.1 、五大组成要素 一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、智能组成要素五大组成要素有机结合而成。（请参考机电之家机电一体化频道）
机械本体（结构组成要素）
是系统的所有功能要素的机械支持结构，一般包括有机身、框架、支撑、联接等。
动力驱动部分（动力组成要素）
依据系统控制要求，为系统提供能量和动力以使系统正常运行。
测试传感部分（感知组成要素）
对系统的运行所需要的本身和外部环境的各种参数和状态进行检测，并变成可识别的信号，传输给信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。
控制及信息处理部分（职能组成要素）
将来之测试传感部分的信息及外部直接输入的指令进行集中、存储、分析、加工处理后，按照信息处理结果和规定的程序与节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的的运行。
执行机构（运动组成要素）
根据控制及信息处理部分发出的指令，完成规定的动作和功能 1.3.2 、机电一体化四大原则 构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。
接口耦合：
两个需要进行信息交换和传递的环节之间，由于信息模式不同（数字量与模拟量，串行码与并行码，连续脉冲与序列脉冲等）无法直接传递和交换，必须通过接口耦合来实现。而两个信号强弱相差悬殊的环节之间，也必须通过接口耦合后，才能匹配。变换放大后的信号要在两个环节之间可靠、快速、准确的交换、传递，必须遵循一致的时序、信号格式和逻辑规范才行，因此接口耦合时就必须具有保证信息的逻辑控制功能，使信息按规定的模式进行交换与传递。
能量转换：
两个需要进行传输和交换的环节之间，由于模式不同而无法直接进行能量的转换和交流，必须进行能量的转换，能量的转换包括执行器，驱动器和他们的不同类型能量的最优转换方法及原理。
信息控制：
在系统中，所谓智能组成要素的系统控制单元，在软、硬件的保证下，完成信息的采集、传输、储存、分析、运算、判断、决策，以达到信息控制的目的。对于智能化程度高的信息控制系统还包含了知识获得、推理机制以及自学习功能等知识驱动功能。
运动传递：
运动传递使构成机电一体化系统各组成要素之间，不同类型运动的变换与传输以及以运动控制为目的的优化。
1.4 机电一体化技术具体内容 1、机械技术机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。
2、计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
3、系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。
4、自动控制技术 其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
5、传感检测技术 传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强，系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验，它是机电一体化系统达到高水平的保证。
6、伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置，伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
第二章一体化发展历程 2.1 一体化技术发展历程及其趋势 自电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了，只是出现了半导体集成电路，尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后，“机电一体化”技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意。
2.1.1 一体化” 的发展历程 1、数控机床的问世，写下了“机电一体化”历史的第一页； 2、微电子技术为“机电一体化""带来勃勃生机； 3、可编程序控制器、“电力电子”等的发展为“机电一体化”提供了坚强基础； 4、激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使“机电一体化”跃上新台阶。
2.2.2” 发展趋势 1、光机电一体化。一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的。因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源（动力）系统和信息处理系统。光机电一体化是机电产品发展的重要趋势。
2、配系统化——柔性化。未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性），又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3、全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术（尤其是软件及芯片技术）的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
4、“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态（工作）时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件（肌体）——软件（大脑）一体，
不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。
5、微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。
2.1.3 机电一体化产品 机电一体化产品分系统（整机）和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM 系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
2.1.4 发展“ 机电一体化” 面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。
前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深层次工作。
2.2 机电一体化技术 随和经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，这些产品除了要用到机械驱壳，还需要用电路来控制，电的部分已经不再是简单的开关电路，而是用大规模的集成电路，单片机、传感器、可编程控制器等智能元件被用来和设备的机械部分想结合。单纯的机械活着单纯的电子已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化这个学科。机电一体化最早出现在 1971 年日本杂志《机械设计》的副刊上，到目前这个学科已经逐渐成熟了。
机电一体化技术包含六个部分，它们分别是：第一，机械技术。机械技术是机电一体化的基础，机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应，利用其它高、新技术来更新概念，实现结构上、材料上、性能上的变更，满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术，同时采用人工智能与专家系统等，形成新一代的机械制造技术。第二，计算机与信息技术。其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
第三，系统技术。系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互关联的若干功能单元，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各部分有机连接的保证。第四，自动控制技术。其范围很广，在控制理论指导下，进行系统设计，设计后的系统仿真，现场调试，控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
第五，传感检测技术。传感检测技术是系统的感受器官，是实现自动控...
篇二：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
一体化大专毕业论文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械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。
2. 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。
2. 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， 对人来说还是一种艺术享受， 如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
2. 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、 材料以及微观机理研究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）
。
2. 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。
2. 8 带源化
是指机电一体化产品自身带有能源， 如太阳能电池、 燃料电池和大容量电池。
由于在许多场合无法使用电能， 因而对于运动的机电一体化产品， 自带动力源具有独特的好处。
带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
2. 9 绿色化
科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化， 在物质丰富的同时也带来资源减少、 生态环境恶化的后果。
所以， 人们呼唤保护环境， 回归自然， 实现可持续发展， 绿色产品概念在这种呼声中应运而生。
绿色产品是指低能耗、 低材耗、 低污染、 舒适、 协调而可再生利用的产品。
在其设计、 制造、 使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求， 机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境， 产品寿命结束时， 产品可分解和再生利用。
第三章 机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中， 机电一体化系统是以微处理机为核心， 把微机、 工控机、 数据通讯、 显示装置、 仪表等技术有机的结合起来， 采用组装合并方式， 为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件， 增强系统控制精度、 质量和可靠性。
机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
3. 1 智能化控制技术(IC)
由于钢铁工业具有大型化、 高速化和连续化的特点， 传统的控制技术遇到了 难以克服的困难， 因此非常有必要采用智能控制技术。
智能控制技术主要包括专家系统、 模糊控制和神经网络等， 智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、 生产、 控制、 设备与产品质量诊断等各个方面， 如高炉控制系统、 电炉和连铸车间、 轧钢系统、 炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、 冷连轧等。
3. 2 分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。
分布式控制系统可以是两级的、 三级的或更多级的。
利用计算机对生产过程进行集中监视、 操作、 管理和分散控制。
随着测控技术的发展， 分布式控制系统的功能越来越多。
不仅可以实现生产过程控制， 而且还可以实现在线最优化、 生产过程实时调度、 生产计划统计管理功能， 成为一种测、 控、 管一体化的综合系统。
Ｄ CS 具有特点控制功能多样化、 操作简便、 系统可以扩展、 维护方便、 可靠性高等特点。
Ｄ CS 是监视集中控制分散，故障影响面小， 而且系统具有连锁保护功能， 采用了 系统故障人工手动控制操作措施， 使系统可靠性高。
分布式控制系统与集中型控制系统相比， 其功能更强， 具有更高的安全性， 是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3. 3 开放式控制系统(OCS)
开放控制系统(Open Control System) 是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。
“开放” 意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持， 按此标准设计的系统， 可以实现不同厂家产品的兼容和互换， 且资源共享。
开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、 管理计算机互联， 实现控制与经营、 管理、 决策的集成， 通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联， 实现测量与控制一体化。
3. 4 计算机集成制造系统(CIMS)
钢铁企业的 CIMS 是将人与生产经营、 生产管理以及过程控制连成一体， 用以实现从原料进厂， 生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
目前钢铁企业已基本实现了过程自动化， 但这种“自动化孤岛” 式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理， 难以适应现代钢铁生产的要求。
未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、 小批量生产， 质优价廉， 及时交货。
为了提高生产率、 节能降耗、 减少人员及现有库存， 加速资金周转， 实现生产、 经营、 管理整体优化， 关键就是加强管理， 获取必须的经济效益， 提高了 企业的竞争力。
美国、 日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现CIMS 化。
3. 5 现场总线技术(FBT)
现场总线技术(Fied Bus Technology) 是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、 双向、 多站通信链路。
采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如 4～20mA， ＤC 直流传输) 就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。
现场总线的引入导致Ｄ CS 的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表， 如智能变送器、 智能执行器、 现场总线化检测仪表、 现场总线化PLC(Programmable Logic Controller) 和现场就地控制站等的发展。
3. 6 交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起至关重要的作用。
随着电力电子技术和微电子技术的发展， 交流调速技术的发展非常迅速。
由于交流传动的优越性， 电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动， 数字技术的发展， 使复杂的矢量控制技术实用化得以实现， 交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。
现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。
交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎， 应用不断扩大总结
综上所述,
经过 20 多年的发展， 机电一体化技术已经成为当今世界最热门、 最重要的技术发展方向之一， 并影响到几乎全部的工业行业。
我国从 80 年代初对机电一体化技术和产品开始予以重视， 先后在国家科技攻关计划、 863 高科技计划和国家自然科学基金中列专项对机电一体技术加以研究， 并取得了 一系列重大科技成果。
199。
年， 国家将用电子技术改造传统产业列为“八五” 及本世纪后十年发展全民经济的重要战略技术措施， 机电一体化技术的推广应用已取得相当进展。
致谢
大学时光， 匆匆， 太匆匆。
一切恍如昨日历历在目， 转眼间， 灰飞烟灭， 各走天涯。
回首这三年， 感慨万分， 万千思绪在心头。
说不出， 道不尽， 心中多少欢乐与忧愁。
谢谢学校三年来给予我的教导和莫大的帮助， 无论是在学习上、 还是在工作的过程中都教会了我许多许多。
在学校和老师的悉心指导下， 我也慢慢地学到了很多知识不管是专业知识还是其它方面的知识。
在我论文的整个写作过程中， 从论文的选题、 提纲的撰写、 格式的要求、 内容的修改甚至标点符号各个方面都给了详细的意见和修改， 使我能够按时按照学院要求顺利地完成整篇论文。
我很庆幸能够在这样学校学校， 感谢学校感谢老师！
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篇三：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
XXXXXXXXXXXXXXXXXX 学院毕业论文学院毕业论文机电一体化中的电机控制与保护系专学生姓名：指导老师：别：业：机电系机电系机电一体化机电一体化XXXXXX入学日期：200X 年 9 月论文完成日期：20XX 年 X 月学校代码：XXXX学号：XXXXX2内内内内 容容容容 摘摘摘摘 要要要要依据机电一体化技术的发展前景，提出一种新型电动执行机构的设计方案， 详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行机构将阀门、伺服电机、控制器合为一体，采用 8031 单片机、变频技术实现了阀门的动作速度和位置控制，解决了阀门的精确定位、阀门柔性开关、极限位置判断、电机保护及模拟信号隔离等技术问题。现场运行情况表明，该电动执行机构具有动作快、保护完善以及便于和计算机通讯等优点，充分利用了机电一体化技术带来的方便快捷。关键词：关键词：电动机阀门电动机阀门 继电器保护继电器保护 机电一体化技术总结机电一体化技术总结
3目目目目录录录录内 容 摘 要....................................................................................... 2插 图 索 引....................................................................................... 4引 言................................................................................................... 5第 1 章 机电一体化技术发展历程及其趋向................................... 61．1 机电一体化技术发展历程....................................................... 61．2 机电一体化发展趋向............................................................... 6第 2 章 机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理......112.1 系统工作原理............................................................................11第 3 章 机电一体化中阀位及速度控制原理................................. 15第 4 章 关键技术问题的解决......................................................... 17第 5 章 机电一体化中继电器保护的现状与发展......................... 195.1继电保护发展现状................................................................. 195.2继电保护的未来发展............................................................. 215.2.1计算机化.....................................................................................225.2.2网络化.........................................................................................235.2.3保护、控制、测量、数据通信一体化.....................................255.2.4智能化.........................................................................................26结束语............................................................................................... 26参考文献........................................................................................... 26
4插插插插 图图图图 索索索索 引引引引图图 2-12-12-12-1 电动执行机构控制系统框图电动执行机构控制系统框图…………………………………………………………………………11111111图图 2-22-22-22-2 IPMIPMIPMIPM 输出电流输出电流、、电压检测电压检测…………………………………………………………………………14141414图图 2-32-32-32-3 程序出格自恢复电路程序出格自恢复电路…………………………………………………………………………15151515图图 3-23-23-23-2 阀位及速度控制原理框图阀位及速度控制原理框图…………………………………………………………………………15151515图图 3-33-33-33-3 执行机构的典型运行速度图执行机构的典型运行速度图 ……………………………………………………………………16161616图图 4-14-14-14-1 线性隔离放大器线性隔离放大器 ………………………………………………………………………………………………19191919
5引引引引 言言言言在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用， 它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、 精确定位、 柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳定，性能可靠 。自电子技术一问世,电子技术和机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注重.
6第第第第 1 1 1 1 章章章章 机电一体化技术发展历程及其趋向机电一体化技术发展历程及其趋向机电一体化技术发展历程及其趋向机电一体化技术发展历程及其趋向机电一体化是机械、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。1 1 1 1．．．．1 1 1 1 机电一体化技术发展历程机电一体化技术发展历程机电一体化技术发展历程机电一体化技术发展历程1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;2.微电子技术为"机电一体化""带来勃勃生气;3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.1 1 1 1．．．．2 2 2 2 机电一体化发展趋向机电一体化发展趋向机电一体化发展趋向机电一体化发展趋向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。
72 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。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。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。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，
8使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。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、材料以及微观机理研究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）。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。8 带源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动
9的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。9 绿色化科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。10.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、 能源系统、 信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋向.11.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”， 有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特征是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
1012.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。
这主要收益于模糊技术、 信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。13.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依靠性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物摘要：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学探究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入探究。这一探究领域称为“生物——软件”或“生物系统”，而生物的特征是硬 件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。14.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU 等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。第第第第2 2 2 2章章章章 机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工
11作原理作原理作原理作原理电动执行机构控制系统原理框图如图 2-1 所示。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。控制部分主要由单片机、PWM 波发生器、IPM 逆变器、A/D、D/A转换模块、整流模块、...
篇四：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
吉 林林 大大 学毕业论文毕业论文 学 网网 络络 教教 育育题题 目目 机电一体化技术及其应用研究机电一体化技术及其应用研究
姓
名 姓
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专业班级 专业班级
机电一体化
学
号 学
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指导教师指导教师
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I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械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。
关键词关键词：机电一体化；技术；应用；
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I目录 摘要 ........................................................................................................................................................... I 目录目录………………………………………………………………………………………………………I 第一章绪论第一章绪论 ........................................................................................................................... 3 1.1 概述 ......................................................................................................................... 2 第 2 章
机电一体化技术发展第 2 章
机电一体化技术发展 ........................................................................................... 3 2.1.1化 ......................................................................................................................................3 2.1.2化 ......................................................................................................................................3 2.1.3化 .......................................................................................................................................3 2.1.4化 .......................................................................................................................................3 2.1.5化 .......................................................................................................................................3 2.1.6化 .......................................................................................................................................4 2.1.7化 .......................................................................................................................................4 2.1.8化 .......................................................................................................................................4 2.1.9化 .......................................................................................................................................4 第第3 3章机电一体化技章机电一体化技用用 .................................................................................................6
3.1.1智能化(IC)...............................................................................................................6 3.1.2分布式(DCS).............................................................................................................6 3.1.3开放式数字智能模块网络人性微型集成带源绿色术术在在钢钢铁铁企企业业中中应应控制技术控制系统控制系统
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II(OCS).............................................................................................................6 3.1.4计算机集(CIMS)...................................................................................................7 3.1.5现场总BT)...............................................................................................................7 3.1.6交流术 ...........................................................................................................................7 总结 ...................................................................................................................................... .8 致谢 ...................................................................................................................................... .9 参考文献 ............................................................................................................................ .10 成制造系统线技术(Ｆ传动技
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3第 1 章
绪论 1.1 概述 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。
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4第二章第二章
机电一体化技术发展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 2.1 数字化数字化
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
2.2 智能化智能化
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 2.3 模块化模块化
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。
2.4 2.4 网络化网络化
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。
2.5 2.5 人性化人性化
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
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5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，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
2.6 2.6 微型化微型化
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、材料以及微观机理研究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）
。
2.7 2.7 集成化集成化
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。
2.8 2.8 带源化带源化
是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
2.9 2.9 绿色化绿色化
科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求， 机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染
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6生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
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7 第三章 第三章
机电一体化技术在钢铁机电一体化技术在钢铁企业企业中应用中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
3.1 3.1 智能化控制技术智能化控制技术(IC)(IC) 由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、 模糊控制和神经网络等， 智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢———连铸———轧钢综合调度系统、冷连轧等。
3.2 分布式控制系统分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。ＤCS 具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。ＤCS 是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。。
3.3 开放式控制系统开放式控制系统(OCS)
开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪...
篇五：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
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”面临的形式与任务----------------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。特别就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、保养与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。
第一章
我国发展机电一体化面临的形式以及对策 一、 机电一体化技术发展历程及其趋势
自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只就是出现了半导体集成电路,尤其就是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意、
“机电一体化”这个词就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瞧作就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。
关于“机电一体化”这个名词的起源,说法很多。早在 1971 年,日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词,从图 47、6-1 可见它就是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计与制造出的产品,称之为机电一体化产品。
从系统科学的观点来瞧,机电一体化产品又可称之为机电一体化系统,它就是集机械元件与电子元件于一体的复合系统。
信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库,连洗衣机与其她消费品也用上了数据库驱动系统。这样,对机电一体化的系统设计方法的探索、成型与系统集成以及并行工程设计与控制的实施日显重要。此外,光学也进入了机电一体化,产生了“光机电一体化”的新领域。
进入 90 年代,通信技术进入了机电一体化,机器可像机器人系统那样遥控与虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更就是多用途的,尤其就是微传感器与执行器技术的发展,与半导体技术以光刻为基础的方法以及与传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程与系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟,但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后,机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展,稳步进入了 21 世纪 1、光机电一体化、一般的机电一体化系统就是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的、因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点就是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统与信息处理系统、光机电一体化就是机电产品发展的重要趋势、 二、机电一体化的发展进程
2、自律分配系统化——柔性化、未来的机电一体化产品,控制与执行系统有足够的“冗余度”,有较强的“柔性”,能较好地应付突发事件,被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中,各个子系统就是相互独立工作的,子系统为总系统服务,同时具有本身的“自律性”,可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点就是子系统可产生本身的信息并附加所给信息,在总的前提下,具体“行动”就是可以改变的。这样,既明显地增加了系统的适应能力(柔性),又不因某一子系统的故障而影响整个系统。
3、全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显,智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其就是软件及芯片技术)的发展。除此之外,其系统的层次结构,也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
4、“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大,并且往往在结构上就是处于“静态”时不稳定,但在动态(工作)时却就是稳定的。这有点类似于活的生物:当控制系统(大脑)停止工作时,生物便“死亡”,而当控制系统(大脑)工作时,生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体,但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”,而生物的特点就是硬件(肌体)——软件(大脑)一体,不可分割。瞧来,机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋,但有一段漫长的道路要走。
5、微型机电化——微型化。目前,利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术,在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时,就没有必要区分机械部分与控制器了。届时机械与电子完全可以“融合”,机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起,体积很小,并组成一种自律元件。这种微型机械学就是机电一体化的重要发展方向。
二 、典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)与基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有:数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有:电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。
三、我国发展“ 机电一体化” 面临的形势与任务 机电一体化工作主要包括两个层次:一就是用微电子技术改造传统产业,其目的就是节能、节材,提高工效,提高产品质量,把传统工业的技术进步提高一步;二就是开发自动化、数字化、智能化机电产品,促进产品的更新换代。
(一)我国“机电一体化”工作面临的形势 1、 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广,有难度 2、 我国用机电一体化技术加速产品更新换代,提高市场占有率的呼声高,有压力。
3、 我国用机电一体化产品取代技术含量与附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、扰民产品的责任重,有意义。在我国工业系统中,能耗、耗水大户,对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整,但由于多种原因,成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题,有企业的“故土难离”“死守故业”问题,但不可否认也有优化不出理想的产业,优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前,这就就是发展机电一体化,开发与生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低,且具有柔性,可根据市场需要与用户反映时产品结构与生产过程做必要的调整、改革,而无须改换设备。这就是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时,可为传统的机械工业注入新鲜血液,带来新的活力,把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来,实现文明生产。
(二) 我国“机电一体化”工作的任务
我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话:一句话就是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业;另一句话就是大张旗鼓地开发机电一体化产品,促进机电产品的更新换代。总的目的就是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构与产品结构调整作贡献。
总之,机电一体化技术既就是振兴传统机电工业的新鲜血液与源动力,又就是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。
四、我国发展“ 机电一体化” 的对策 (一)加强统筹安排,协调发展计划 目前,我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制,难免只考虑局部利益,各主管部门的有关计划与规划,也有统一考虑不足,统筹安排不够的问题,同时缺少综观全局的有权威性的发展计划与战略规划。因此,建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上,制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划与规划,避免开发上重复,生产上撞车! (二)强化行业管理,发挥“协会”作用 目前,我国“机电一体化”较热,而按目前的行业划分方法与管理体制,“政出多门”就是难哆的。因此,我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构,根据目前国家政治体制改革与经济体制改革的精神,以及机电一体化行业特点,我们建议,尽快加强北京机电一体化协会的建设,赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面与复盖面,要加强办公室、秘书处的建设;要通过其精明干练的办事机构、经济实体,组织“行业”发展计划、战略规划的拟制;指导行业布点布局的调整,进行发展突破口的选择,抓好重点工程的试点与有关项目的发标、招标工作…… (三)优化发展环境、增大支持力度
优化发展环境指通过宣传群众,造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围,如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便;尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯;尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。
增大支持力度,在技术政策上,要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展,对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰;大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造,对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造,对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持,对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。
(四)突出发展重点,兼顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广,而我们的财力、人力与物力就是有限的,因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙,而应分清主次,大胆取舍,有所为,有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次就是“面上”的工作,即用电子信息技术对传统产业进行改造,在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置,使“机械”与“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次就是“提高”工作,即在新产品设计之初,就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑,使“机械”与“电子”密不可分,深度结合,生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
第二章
电动机的发展及工作原理
一、电动机技术发展及现状
电机就是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的,反过来,电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起,电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机,一个多世纪以来,虽然电机的基本结构变化不大,但就是电机的类型增加了许多,在运行性能,经济指标等方面也都有了很大的改进与提高,而且随着自动控制系统与计算机技术的发展,在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控
制电机,控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点,已成为电机学科的一个独立分支。
在现代化工业生产过程中,为了实现各种生产工艺过程,需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转,可以采用气动,液压传动与电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济,能实现远距离控制与自动控制等一系列优点,因此大多数生产机械都采用电力拖动。
按照电动机的种类不同,电力拖动系统分为直流电力拖动系统与交流电力拖动系统两大类。
纵观电力拖动的发展过程,交,直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前,直流电力拖动就是唯一的一种电力拖动方式,19 世纪末期,由于研制出了经济实用的交流电动机,致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用,但随着...
篇六：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
10 年毕业论文 1.1小议机电一体化
专
业：
机 电 一 体化
课题名 称 ：
小 议机 电 一体化
班 级 ：
姓 名 ：
指 导 老师 ：
时 间 ：
年
月
日
摘
要
机 电 一 体化 是 现 代 科学 技术 发展 的 必 然 结 果 。
此 简述 机 电 一 体 化 技 术 的 基 本 情 况 和 发 展 背 景 ,综 述 国 内外 机 电 一 体 化 技 术 的 现 状 ,分 析 机 电 一 体 化 技 术 的 发展趋势 。
关键词 ：
机 电 一体化
技术
现 状
发展趋
目
录 第 一 篇 ：什 么 是 机 电 一 体 * ** * ** ** ** * ** * ** ** * ** ** * ** 3
1 .1 机 电 一 体 化 ” ？ 它 的 来 源 是 什 么 ？ ******** ** *********4
1 . 2 一 体 化 技 术 基 本 概 念 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4
1 . 3 体 化 技 术 五 大 组 成 要 素 与 四 大 原 则 ：* * * * * * * * * * * * * 4 第 二 篇 ：机 电 一 体 化 发 展 历 程 及 其 趋 势 * * * * * * * * * * * * * * 6
2. 1 一 体 化 ” 的 发 展 历 程 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 6
2. 2 一 体 化 ” 发 展 趋 势 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 6
2. 3 的 机 电 一 体 化 产 品 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 7
2. 4 发 展 “ 机 电 一 体 化 ” 而 临 的 形 势 和 任 务 * * * * * * * * * * * * * 7 第 三 篇 ：机 电 一 体 化 技 术 及 其 应 用 * * * * * * * * * * * * * * * * * 1 2 第 四 篇 ：机 电 一 体 化 中 的 接 口 技 术 * * * * * * * * * * * * * * * * * 1 7 第 五 篇 ：机 电 一 体 化 系 统 抗 干 扰 问 题 的 探 讨 * * * * * * * * * 20 结 论 *******************************************21 参 考 文 献 ***************************************21
第 一 篇
1 .1 机 电 一 体 化 ” ？ 它 的 来 源 是 什 么 ？
“ 机 电 一 体 化 ” 在 国 外 被 称 为 Mechatronics 是 日 本 人 在 20 世 纪 70年 代 初 提 出 来 的 ，它 是 用 英 文 Mechanics 的 前 半 部 分 和 Electron-ics的 后 半 部 分 结 合 在 一 起 构 成 的 一 个 新 词 ， 意 思 是 机 械 技 术 和 电 子 技 术的 有 机 结 合 。
这 一 名 称 已 得 到 包 括 我 国 在 内 的 世 界 各 国 的 承 认 ， 我 国 的 工 程 技 术 人员 习 惯 上 把 它 译 为 机 电 一 体 化 技 术 。
机 电 一 体 化 技 术 又 称 为 机 械 电 子
技 术 ，是 机 械 技 术 、 电 子 技 术 和 信 息 技 术 有 机 结 合 的 产 物 。
1 .2 电 一 体 化 技 术 基 本 概 念
机 电 一 体 化 技 术 是 在 微 型 计 算 机 为 代 表 的 微 电 子 技 术 、 信 息 技 术 迅 速发 展 ， 向 机 械 工 业 领 域 迅 猛 渗 透 ， 机 械 电 子 技 术 深 度 结 合 的 现 代 工 业的 基 础 上 ， 综 合 应 用 机 械 技 术 、 微 电 子 技 术 、 信 息 技 术 、 自 动 控 制 技术 、 传 感 测 试 技 术 、 电 力 电 子 技 术 、 接 口 技 术 及 软 件 编 程 技 术 等 群 体技 术 ， 从 系 统 理 论 出 发 ， 根 据 系 统 功 能 目 标 和 优 化 组 织 结 构 目 标 ， 以智 力 、 动 力 、 结 构 、 运 动 和 感 知 组 成 要 素 为 基 础 ， 对 各 组 成 要 素 及 其间 的 信 息 处 理 ， 接 口 耦 合 ， 运 动 传 递 ， 物 质 运 动 ， 能 量 变 换 进 行 研 究 ，使 得 整 个 系 统 有 机 结 合 与 综 合 集 成 ， 并 在 系 统 程 序 和 微 电 子 电 路 的 有序 信 息 流 控 制 下 ， 形 成 物 质 的 和 能 量 的 有 规 则 运 动 ， 在 高 功 能 、 高 质量 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 、 低 能 耗 等 诸 方 面 实 现 多 种 技 术 功 能 复 合 的 最佳 功 能 价 值 系 统 工 程 技 术 。
1 .3 一 体 化 技 术 五 大 组 成 要 素 与 四 大 原 则 ：
1 、 五 大 组 成 要 素 ：
一 个 机 电 一 体 化 系 统 中 一 般 由 结 构 组 成 要 素 、 动 力 组 成 要 素 、 运 动 组成 要 素 、 感 知 组 成 要 素 、 智 能 组 成 要 素 五 大 组 成 要 素 有 机 结 合 而 成 。（ 请 参 考 机 电 之 家 机 电 一 体 化 频 道 ）
机 械 本 体 （ 结 构 组 成 要 素 ）
是 系 统 的 所 有 功 能 要 素 的 机 械 支 持 结 构 ， 一 般 包 括 有 机 身 、 框 架 、 支撑 、 联 接 等 。
动 力 驱 动 部 分 （ 动 力 组 成 要 素 ）
依 据 系 统 控 制 要 求 ，为 系 统 提 供 能 量 和 动 力 以 使 系 统 正 常 运 行 。
测 试 传 感 部 分 （ 感 知 组 成 要 素 ）
对 系 统 的 运 行 所 需 要 的 本 身 和 外 部 环 境 的 各 种 参 数 和 状 态 进 行 检 测 ，并 变 成 可 识 别 的 信 号 ， 传 输 给 信 息 处 理 单 元 ， 经 过 分 析 、 处 理 后 产 生相 应 的 控 制 信 息 。
控 制 及 信 息 处 理 部 分 （ 职 能 组 成 要 素 ）
将 来 之 测 试 传 感 部 分 的 信 息 及 外 部 直 接 输 入 的 指 令 进 行 集 中 、 存 储 、分 析 、 加 工 处 理 后 ， 按 照 信 息 处 理 结 果 和 规 定 的 程 序 与 节 奏 发 出 相 应的 指 令 ，控 制 整 个 系 统 有 目 的 的 运 行 。
执 行 机 构 （ 运 动 组 成 要 素 ）
根 据 控 制 及 信 息 处 理 部 分 发 出 的 指 令 ，完 成 规 定 的 动 作 和 功 能
2、 机 电 一 体 化 四 大 原 则 ：
构 成 机 电 一 体 化 系 统 的 五 大 组 成 要 素 其 内 部 及 相 互 之 间 都 必 须 遵 循结 构 耦 合 、 运 动 传 递 、 信 息 控 制 与 能 量 转 换 四 大 原 则 。
接 口 耦 合 ：
两 个 需 要 进 行 信 息 交 换 和 传 递 的 环 节 之 间 ， 由 于 信 息 模 式 不 同（ 数 字量 与 模 拟 量 ， 串 行 码 与 并 行 码 ， 连 续 脉 冲 与 序 列 脉 冲 等 ）
无 法 直 接 传递 和 交 换 ， 必 须 通 过 接 口 耦 合 来 实 现 。
而 两 个 信 号 强 弱 相 差 悬 殊 的 环节 之 间 ， 也 必 须 通 过 接 口 耦 合 后 ， 才 能 匹 配 。
变 换 放 大 后 的 信 号 要 在两 个 环 节 之 间 可 靠 、 快 速 、 准 确 的 交 换 、 传 递 ， 必 须 遵 循 一 致 的 时 序 、信 号 格 式 和 逻 辑 规 范 才 行 ， 因 此 接 口 耦 合 时 就 必 须 具 有 保 证 信 息 的 逻辑 控 制 功 能 ，使 信 息 按 规 定 的 模 式 进 行 交 换 与 传 递 。
能 量 转 换 ：
两 个 需 要 进 行 传 输 和 交 换 的 环 节 之 间 ， 由 于 模 式 不 同 而 无 法 直 接 进 行能 量 的 转 换 和 交 流 ，必 须 进 行 能 量 的 转 换 ，能 量 的 转 换 包 括 执 行 器 ，驱 动 器 和 他 们 的 不 同 类 型 能 量 的 最 优 转 换 方 法 及 原 理 。
信 息 控 制 ：
在 系 统 中 ， 所 谓 智 能 组 成 要 素 的 系 统 控 制 单 元 ， 在 软 、 硬 件 的 保 证 下 ，完 成 信 息 的 采 集 、 传 输 、 储 存 、 分 析 、 运 算 、 判 断 、 决 策 ， 以 达 到 信息 控 制 的 目 的 。
对 于 智 能 化 程 度 高 的 信 息 控 制 系 统 还 包 含 了 知 识 获得 、 推 理 机 制 以 及 自 学 习 功 能 等 知 识 驱 动 功 能 。
运 动 传 递 ：
运 动 传 递 使 构 成 机 电 一 体 化 系 统 各 组 成 要 素 之 间 ， 不 同 类 型 运 动 的 变换 与 传 输 以 及 以 运 动 控 制 为 目 的 的 优 化 。
3、 所 谓 自 动 化 技 术 ，是 指 人 类 利 用 各 种 技 术 手 段 和 方 法 来 代 替 人 去完 成 各 种 测 试 、 分 析 、 判 断 和 控 制 工 作 ，以 现 实 预 期 的 目 标 、 功 能 。一 个 自 动 化 系 统 通 常 由 多 个 环 节 要 素 组 成 ， 以 完 成 信 息 的 获 取 、 信 息的 传 递 、 信 息 的 转 换 、 信 息 的 处 理 及 信 息 的 执 行 等 功 能 ， 最 后 实 现 自动 运 行 目 标 。
第 二 篇
一 体 化 技 术 发 展 历 程 及 其 趋 势
自 电 子 技 术 一 问 世 ， 电 子 技 术 与 机 械 技 术 的 结 合 就 开 始 了 ， 只 是出 现 了 半 导 体 集 成 电 路 ， 尤 其 是 出 现 了 以 微 处 理 器 为 代 表 的 大 规 模 集成 电 路 以 后 ， “ 机 电 一 体 化 ” 技 术 之 后 有 了 明 显 进 展 ，引 起 了 人 们 的广 泛 注 意 。
2.1 化 ” 的 发 展 历 程
1 .数 控 机 床 的 问 世 ，写 下 了 “ 机 电 一 体 化 ” 历 史 的 第 一 页 ；
2.微 电 子 技 术 为 “ 机 电 一 体 化 ""带 来 勃 勃 生 机 ；
3.可 编 程 序 控 制 器 、 “ 电 力 电 子 ” 等 的 发 展 为 “ 机 电 一 体 化 ” 提供 了 坚 强 基 础 ；
4.激 光 技 术 、 模 糊 技 术 、 信 息 技 术 等 新 技 术 使“ 机 电 一 体 化 ” 跃上 新 台 阶 。
2.2” 发 展 趋 势
1 .光 机 电 一 体 化 。
一 般 的 机 电 一 体 化 系 统 是 由 传 感 系 统 、 能 源 系统 、 信 息 处 理 系 统 、 机 械 结 构 等 部 件 组 成 的 。
因 此 ，引 进 光 学 技 术 ，实 现 光 学 技 术 的 先 天 优 点 是 能 有 效 地 改 进 机 电 一 体 化 系 统 的 传 感 系统 、 能 源（ 动 力 ）
系 统 和 信 息 处 理 系 统 。
光 机 电 一 体 化 是 机 电 产 品 发展 的 重 要 趋 势 。
2.配 系 统 化 — — 柔 性 化 。
未 来 的 机 电 一 体 化 产 品 ，控 制 和 执 行 系统 有 足 够 的 “ 冗 余 度 ”，有 较 强 的 “ 柔 性 ”，能 较 好 地 应 付 突 发 事 件 ，被 设 计 成
“ 自 律 分 配 系 统 ”。
在 自 律 分 配 系 统 中 ， 各 个 子 系 统 是 相 互独 立 工 作 的 ，子 系 统 为 总 系 统 服 务 ，同 时 具 有 本 身 的 “ 自 律 性 ”，可根 据 不 同 的 环 境 条 件 作 出 不 同 反 应 。
其 特 点 是 子 系 统 可 产 生 本 身 的 信息 并 附 加 所 给 信 息 ， 在 总 的 前 提 下 ， 具 体“ 行 动 ” 是 可 以 改 变 的 。
这样 ，既 明 显 地 增 加 了 系 统 的 适 应 能 力 （ 柔 性 ），又 不 因 某 一 子 系 统 的故 障 而 影 响 整 个 系 统 。
3.全 息 系 统 化 — — 智 能 化 。
今 后 的 机 电 一 体 化 产 品 “ 全 息 ” 特 征越 来 越 明 显 ， 智 能 化 水 平 越 来 越 高 。
这 主 要 收 益 于 模 糊 技 术 、 信 息 技术（ 尤 其 是 软 件 及 芯 片 技 术 ）
的 发 展 。
除 此 之 外 ， 其 系 统 的 层 次 结 构 ，也 变 简 单 的“ 从 上 到 下 ” 的 形 势 而 为 复 杂 的 、 有 较 多 冗 余 度 的 双 向 联系 。
4.“ 生 物 一 软 件 ” 化 — 仿 生 物 系 统 化 。
今 后 的 机 电 一 体 化 装 置 对信 息 的 依 赖 性 很 大 ， 并 且 往 往 在 结 构 上 是 处 于“ 静 态 ” 时 不 稳 定 ， 但在 动 态（ 工 作 ）
时 却 是 稳 定 的 。
这 有 点 类 似 于 活 的 生 物 ：
当 控 制 系 统（ 大 脑 ）
停 止 工 作 时 ，生 物 便 “ 死 亡 ”，而 当 控 制 系 统 （ 大 脑 ）
工 作时 ， 生 物 就 很 有 活 力 。
仿 生 学 研 究 领 域 中 已 发 现 的 一 些 生 物 体 优 良 的机 构 可 为 机 电 一 体 化 产 品 提 供 新 型 机 体 ， 但 如 何 使 这 些 新 型 机 体 具 有活 的“ 生 命 ” 还 有 待 于 深 入 研 究 。
这 一 研 究 领 域 称 为“ 生 物 — —软 件 ”
或 “ 生 物 系 统 ”，而 生 物 的 特 点 是 硬 件 （ 肌 体 ）
— — 软 件 （ 大 脑 ）
一体 ，不 可 分 割 。
看 来 ，机 电 一 体 化 产 品 虽 然 有 向 生 物 系 统 化 发 展 趋 ，但 有 一 段 漫 长 的 道 路 要 走 。
5.微 型 机 电 化 — — 微 型 化 。
目 前 ， 利 用 半 导 体 器 件 制 造 过 程 中 的蚀 刻 技 术 ， 在 实 验 室 中 已 制 造 出 亚 微 米 级 的 机 械 元 件 。
当 将 这 一 成 果用 于 实 际 产 品 时 ， 就 没 有 必 要 区 分 机 械 部 分 和 控 制 器 了 。
届 时 机 械 和电 子 完 全 可 以 “ 融 合 ”， 机 体 、 执 行 机 构 、 传 感 器 、 CPU 等 可 集 成 在一 起 ， 体 积 很 小 ， 并 组 成 一 种 自 律 元 件 。
这 种 微 型 机 械 学 是 机 电 一 体化 的 重 要 发 展 方 向 。
2.3 的 机 电 一 体 化 产 品
机 电 一 体 化 产 品 分 系 统（ 整 机 ）
和 基 础 元 、 部 件 两 大 类 。
典 型 的机 电 一 体 化 系 统 有 ：
数 控 机 床 、 机 器 人 、 汽 车 电 子 化 产 品 、 智 能 化 仪器 仪 表 、 电 子 排 版 印 刷 系 统 、 CAD／ CAM 系 统 等 。
典 型 的 机 电 一 体化 元 、 部 件 有 ：
电 力 电 子 器 件 及 装 置 、 可 编 程 序 控 制 器 、 模 糊 控 制 器 、微 型 电 机 、 传 感 器 、 专 用 集 成 电 路 、 伺 服 机 构 等 。
这 些 典 型 的 机 电 一体 化 产 品 的 技 术 现 状 、 发 展 趋 势 、 市 场 前 景 分 析 从 略 。
2.4 发 展 “ 机 电 一 体 化 ” 而 临 的 形 势 和 任 务
机 电 一 体 化 工 作 主 要 包 括 两 个 层 次 ：
一 是 用 微 电 子 技 术 改 造 传 统产 业 ， 其 目 的 是 节 能 、 节 材 ， 提 高 工 效 ， 提 高 产 品 质 量 ， 把 传 统 工 业的 技 术 进 步 提 高 一 步 ；二...
篇七：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
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：电大分校学 号：姓 名：专 业：
机电一体化指导教师：年 月 日
机电一体化毕业论文摘 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
机电一体化毕业论文目录绪论 --------------------------------------------------------------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
机电一体化毕业论文1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。
机电一体化毕业论文2第一章 我国发展机电一体化面临的形式以及对策一、 机电一体化技术发展历程及其趋势自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.“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。关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在 1971 年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图 47.6-1 可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。
机电一体化毕业论文3从系统科学的观点来看，机电一体化产品又可称之为机电一体化系统，它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了“光机电一体化”的新领域。进入 90 年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了 21 世纪1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势. 二、机电一体化的发展进程2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。
机电一体化毕业论文44.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。二、典型的机电一体化产品机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。三、我国发展“ 机电一体化” 面临的形势和任务机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。(一)我国“机电一体化”工作面临的形势1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度
机电一体化毕业论文52. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。(二) 我国“机电一体化”工作的任务我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。四、我国发展“ 机电一体化” 的对策(一)加强统筹安排，协调发展计划目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深
机电一体化毕业论文6入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车!(二)强化行业管理，发挥“协会”作用目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作……(三)优化发展环境、增大支持力度优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。(四)突出发展重点，兼顾“两个层次”机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使
机电一体化毕业论文7“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。
机电一体化毕业论文8第二章 电动机的发展及工作原理一、电动机技术发展及现状电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19 世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以 20 世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是...
篇八：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
业 论 文课程设计名称：
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：
宋康盛
专
业：
机电一体化
学
号：
20100884
指 导
教 师：
孙梦阳
日期：
2013. 05. 01
目
录 1 前言 ................................................................................................................................................... 3 2 总体方案设计................................................................................................................................... 4 2. 1 总体分析 ................................................................................................................................................... 4 2. 2 方案框图 ................................................................................................................................................... 4 3 单元模块设计................................................................................................................................... 5 3. 1 键盘与显示模块 ....................................................................................................................................... 5 3. 1. 1 模块工作原理 ............................................................................................................................... 5 3. 1. 2 芯片 CH452 介绍 ........................................................................................................................... 5 3. 1. 2. 1 特点 ........................................................................................................................................... 6 3. 1. 2. 2 显示驱动原理 ........................................................................................................................... 7 3. 2 单片机控制单元模块电路 ....................................................................................................................... 9 3. 2. 1 控制原理 ....................................................................................................................................... 9 3. 2. 2 光电耦合电路 ............................................................................................................................. 10 3. 2. 3 芯片介绍 ......................................................................................................................................11 3. 3 串行通信模块 ......................................................................................................................................... 14 3. 3. 1 RS232 通信协议 .......................................................................................................................... 14 3. 3. 2 串行通信电路 ............................................................................................................................. 15 4 电机与电气控制电路设计 ............................................................................................................ 17 4. 1 步进电机模块 ......................................................................................................................................... 17 4. 1. 1 步进电机的工作原理 ................................................................................................................. 17 4. 2. 2 步进电机的步距角与工作拍数 ................................................................................................. 19 4. 3. 3 步进电机的频率特性 ................................................................................................................. 20 4. 2 交流电机正反转控制原理 ..................................................................................................................... 22 4. 3 交流电机的星—三角形启动 ................................................................................................................. 23 4. 4 电气元件介绍 ......................................................................................................................................... 23 5 设计总结、 致谢............................................................................................................................. 25 6 参考文献 ......................................................................................................................................... 26 附录Ⅰ ：
单片机控制系统电路原理图设计 .................................................................................... 27 附录Ⅱ : 电气控制原理图 1 ............................................................................................................... 28 附录Ⅲ: 电气控制原理图 2 ............................................................................................................... 29
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。
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。
Abstract: This design is the design of the completion of one or two coordinates stepper motor driven motion worktable control system; complete the design of electric control system of AC motor start and stop. Part of its hardware, including keyboard, MCU control, input circuit, control circuit, display circuit, the five main components. The overall design is an accurate idea of the table and the safety of motor control. Position signal and key information transmitted to the transmission line through the single-chip computer and keyboard interface chip, the data is processed, key information will be transmitted to the single chip microcontroller serial mode, through relevant procedures, sent to the control loop control signal, then control table movement, to achieve the control of the hardware equipment.
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。
SEG0SEG1SEG2SEG3SEG4SEG5SEG6SEG71516171819202122DIG0DIG1DIG2DIG3DIG4DIG5DIG6DIG712345678VCCADDR2325H3L2GNDGND14910R ST12INT24SCLSDA2726CH452R 66200C2220C10.1VCCK0K88×1N40018×2K 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...
篇九：机电一体化的大专论文_机电一体化毕业论文
由 18602712292 贡献doc
课 程 设 计 说 明 书
课程设计名称
课程设计名称
机电一体化综合课程设计 题 学 专 学 指 导 目
机电一体化课程设计 生 姓 名 马晓黎
业 机电一体化 号 教 师
日期2009/10/3
2010511115
目
录
1 前言„„ 2 总体方案设计„„ 4 2 总体方案设计
2.1 总体分析 „„ 4 2.2 方案框图 „„ 4
3 单元模块设计„„ 5 单元模块设计
3.1 键盘与显示模块 „„ 5 3.1.1 模块工作原理 „„ 5 3.1.2 芯片 CH452 介绍 „„ 6 3.1.2.1 特点 „„ 6 3.1.2.2 显示驱动原理 „„ 7 3.2 单片机控制单元模块电路 „„ 9 3.2.1 控制原理 „„ 9 3.2.2 光电耦合电路 „„ 10 3.2.3 芯片介绍 „„11 3.3 串行通信模块 „„ 14 3.3.1 RS232 通信协议 „„ 14 3.3.2 串行通信电路 „„ 15
4 电机与电气控制电路设计 „„ 17
4.1 步进电机模块 „„ 17 4.1.1 步进电机的工作原理 „„ 17 4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数 „„ 19 4.3.3 步进电机的频率特性 „„ 20 4.2 交流电机正反转控制原理 „„ 22 交流电机的星— 4.3 交流电机的星—三角形启动 „„ 23 4.4 电气元件介绍 „„ 23
设计总结、致谢„„ 25 5 设计总结、致谢 6 参考文献„„ 26 附录Ⅰ 附录Ⅰ单片机控制系统电路原理图设计 „„ 27 附录Ⅱ 附录Ⅱ:电气控制原理图 1 „„ 28 附录Ⅲ 附录Ⅲ:电气控制原理图 2 „„ 29
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机电一体化综合课程设计
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 摘 要
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 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
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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。
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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 继电器控制 4*8 键盘 光电隔离 HD7279A 8LED 显示 单片机 光电隔离 功率接口 步进电机 Y 工作台 功率接口 步进电机 X
串行通信 行程开关 至上位 即
图 2.1 总体方案设计图
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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。
VCC 23 25 C 2 220 C1 0.1 14 9 10 H3L2 GND GND VCC ADDR SEG0 SEG1 SEG2 SEG3 SEG4 SEG5 SEG6 SEG7 15 16 17 18 19 20 21 22 R 66
200
C H452 12 24 27 26 R ST INT SC L SDA DIG0 DIG1 DIG2 DIG3 DIG4 DIG5 DIG6 DIG7 1 2 3 4 5 6 7 8
8×1N4001
8×2K K8 K0
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。
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芯片 CH452 CH452 介绍 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。
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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 SEG6SEG0 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DIG7DIG0 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 DIG7DIG0 各得到 1/8 的动态驱动时间当扫描极限设定为 4 时4 个数码管 DIG3DIG0 各得到 1/4 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
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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 SEG6SEG0 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...
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