2016機電一體化課程設計

機電一體化課程設計報告班級：學號：姓名：指導老師：2018年3月一、設計題目及設計要求單片機的油壓、油溫檢測系統(tǒng)設計，設計一個基于單片機的油壓、油溫檢測系統(tǒng)。其中：壓力P=0-16Mpa；油溫T=0-120：要求設計并繪制電路原理圖和印刷電路板（PCB圖）：1.繪制電路原理圖；2.繪制印刷電路版圖；3.撰寫設計報告書；二、課程設計的目的及意義機電一體化是微電子技術向傳統(tǒng)機械工業(yè)領域迅速滲透的過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興的綜合性學科。機電一體化技術一方面極大地提高了機電產品的性能，另一方面又極大地提高了產品生產系統(tǒng)的生產效率。近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機技術與電電子技術日益得到普遍重視和廣泛的應用，它已經遍及人們的日常生活和國民經濟各個領域?，F代數學信號處理的發(fā)展趨勢之一是在通用的硬件上借助軟件實現復雜的功能，伴隨對軟件依賴性的增加，軟件的開發(fā)成本也相應提高，甚至出現趕超硬件投入的趨勢。機電一體化是指機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進了電子技術，并將機械裝備和電子設備以及軟件等有機的結合起來所構成的系統(tǒng)的總稱。也就是說機電一體化的連接機械和電子、氣壓、液壓等相關的的關鍵技術，在微電子技術、計算機技術、及信息處理技術的高速發(fā)展，消費者對高性能、高自動化的機械化產品提出了更高的要求，也就是要求我們從事機械設計制造及自動化行業(yè)的技術人員掌握機電一體化技術的重要性所在。機電一體化的關鍵技術有：1.機械技術；2.計算機及信息處理技術；3.系統(tǒng)技術；4.自動控制技術；5.傳感檢測技術；6.侍服傳動技術。在新的歷史背景下，同時因也是個知識爆炸的年代，不管是對祖國經濟的發(fā)展，還是一個很現實的問題：對自己將來的發(fā)展，對于掌握、精通這門技術都尤為的顯得重要。而這次課程設計，一方面讓我們從理論到實踐的一個聯(lián)系，另一方面也是溫習和鞏固所學的專業(yè)知識特別是單片機方面的知識，對于單片機系統(tǒng)能夠從整體上認識和把握，能夠從整體的高度上根據實際需求設計出有效的系統(tǒng)。接觸和學習一種相當有效的電路設計軟件PROTEL99，熟悉和了解基本的操作，能夠根據設計需求獨立設計和布局出合理的電路原理圖（SCH）和電路板圖（PCB）。系統(tǒng)化針對實際問題的解決和設計思路，掌握獨立解決問題的方法，為即將面臨的社會實踐打好基礎，都是非常必要的。為了更好設計出油溫、油壓檢測系統(tǒng)，就必須了解液壓油油溫過高的危害及液壓系統(tǒng)壓力失常對液壓系統(tǒng)工作性能的影響。（1）液壓油油溫過高的危害：1.液壓油黏度、容積效率和液壓系統(tǒng)工作效率均下降，泄漏增加，甚至使機械設備無法正常工作。2.液壓系統(tǒng)的零件因過熱而膨脹，破壞了相對運動零件原來正常的配合間隙，導致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死，同時使?jié)櫥湍ぷ儽?、機械磨損增加，結果造成泵、閥、馬達等的精密配合面因過早磨損而使其失效或報廢。3.加速橡膠密封件老化變質，壽命縮短，甚至喪失其密封性能，使液壓系統(tǒng)嚴重泄漏。4.油液汽化、水分蒸發(fā)，容易使液壓元件產生穴蝕；油液氧化形成膠狀沉積物，易堵塞濾油器和液壓閥內的小孔，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。（2）液壓系統(tǒng)壓力失常對液壓系統(tǒng)工作性能的影響：1.液壓系統(tǒng)不能實現正確的工作循環(huán)，特別是在壓力控制的順序動作回路中。2.執(zhí)行部件處于原始位置不動作，液壓設備根本不能工作。3.出現噪聲，執(zhí)行運動部件速度顯著降低，甚至產生爬行。本次設計題目旨在控制和檢測液壓系統(tǒng)的液壓和液壓油的溫度，以防系統(tǒng)的壓力或者油溫的變化而導致的系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。另外，機電一體化課程設計作為機械電子專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié),考察學生綜合運用所學專業(yè)知識進行分析問題和解決問題的能力?？茖W合理地安排課程設計的內容，使學生即能在有限的時間內掌機電一體化設備的設計過程,培養(yǎng)學生的工程設計能力和解決實際問題能力,又能訓練學生抓住問題的主要矛盾有針對性的加以深入的研究是課程設計成功與否的關鍵所在。三、方案設計及系統(tǒng)工作原理（1）方案設計整個系統(tǒng)設計采用單片機與高精度傳感器結合的方式，即用單片機完成人機界面，系統(tǒng)控制，信號分析處理，由前端溫度傳感器和壓力傳感器完成信號的采集與轉換。系統(tǒng)整體框圖如下：按鍵輸入8031壓力傳感器濾波及信號放大電路A/D轉換顯示溫度傳感器濾波及信號放大電路A/D轉換報警器（2）系統(tǒng)工作原理整個系統(tǒng)擬采用壓力傳感器和溫度傳感器對所需的信號進行采集，當獲取所需的信號之后，經過對信號的濾波和放大電路的放大號，傳輸至A/D轉換器進行A/D轉換，將采集到的模擬信號轉化為數字信號，最后將數字信號讀入8051單片機內，經過單片機的數據處理后，最后將處理后的結果顯示出來。在系統(tǒng)中，設置按鍵電路，當按鍵按下，向單片機輸入信號，單片機接收信號后，可改變預設的壓力和油溫值，使系統(tǒng)能夠在不同的狀況下工作，增加了系統(tǒng)的靈活性。系統(tǒng)中還設計有顯示電路部分，經單片機處理后的數據，可由顯示模塊將所測量的壓力和油溫顯示出來，增強了