機(jī)電一體化課程設(shè)計---基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油壓

1、<p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號： </p><p>　　班級序號： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一．課程設(shè)計的題目及

2、任務(wù)要求3</p><p>　　二．課程設(shè)計的目的及意義3</p><p>　　三． 系統(tǒng)方案論證4</p><p>　　四． 各單元電路分析與設(shè)計5</p><p>　　1. 油壓檢測電路5</p><p>　　2. 油溫檢測電路6</p><p>　　3. A/D接口電路7&l

3、t;/p><p>　　4. 單片機(jī)擴(kuò)展電路8</p><p>　　5. 鍵盤接口電路8</p><p>　　6. LED顯示接口電路9</p><p>　　7. 報警電路10</p><p>　　8. 電源電路10</p><p>　　五． 電路原理圖及PCB圖11</p>

4、<p>　　1.電路原理圖11</p><p>　　2. PCB圖12</p><p>　　六． 課程設(shè)計小結(jié)13</p><p>　　一．課程設(shè)計的題目及任務(wù)要求</p><p>　　設(shè)計一個基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油壓，油溫檢測裝置，其中，壓力P=0~15MPa，油溫T=0~80℃。要求設(shè)計并繪制電路原理圖和印刷電路板（PC

5、B圖），內(nèi)容包括：</p><p>　　（1）繪制電路原理圖</p><p>　?。?）繪制印刷電路版圖</p><p><b>　?。?）撰寫設(shè)計報告</b></p><p>　　二．課程設(shè)計的目的及意義</p><p>　　機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)代社會的生產(chǎn)，生活中有著舉足輕重的作用。在工程機(jī)械的

6、典型產(chǎn)品——鉆機(jī)中，到處可見機(jī)電一體化知識的應(yīng)用。</p><p>　　機(jī)電一體化是指機(jī)構(gòu)的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進(jìn)了電子技術(shù)，并將機(jī)械裝備和電子設(shè)備以及軟件等有機(jī)的結(jié)合起來所構(gòu)成的系統(tǒng)的總稱。也就是說機(jī)電一體化的連接機(jī)械和電子、氣壓、液壓等相關(guān)的的關(guān)鍵技術(shù)，在微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、及信息處理技術(shù)的高速發(fā)展，消費(fèi)者對高性能、高自動化的機(jī)械化產(chǎn)品提出了更高的要求，也就是要求我們從事機(jī)械設(shè)計制

7、造及自動化行業(yè)的技術(shù)人員掌握機(jī)電一體化技術(shù)的重要性所在。</p><p>　　機(jī)電一體化的關(guān)鍵技術(shù)有：（1）機(jī)械技術(shù)（2）計算機(jī)及信息處理技術(shù)（3）系統(tǒng)技術(shù)（4）自動控制技術(shù)（5）傳感檢測技術(shù)（6）侍服傳動技術(shù)。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(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還是一個很現(xiàn)實的問題：對自己將來的發(fā)展，對于掌握、精通這門技術(shù)都尤為的顯得重要。</p><p>　　本次的課

8、程設(shè)計旨在學(xué)習(xí)應(yīng)用機(jī)電一體化的知識設(shè)計電路，學(xué)習(xí)應(yīng)用protel99SE繪制電路原理圖，PCB圖，這對以后在機(jī)電方向的學(xué)習(xí)，工作都是非常必要的。</p><p><b>　　系統(tǒng)方案論證</b></p><p>　　1.單片機(jī)控制的液壓油溫檢測系統(tǒng)中，其要檢測的指標(biāo)有油壓和油溫兩個。油壓的檢測要用壓力傳感器，而油溫的檢測要用溫度傳感器。傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和

9、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測量，并以確定的關(guān)系輸出某一物理量。轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量?；巨D(zhuǎn)換電路將電路參數(shù)量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量。</p><p>　　2.電量通過整流電路的輸出電壓不是理想的平滑直流，而是單方向的脈動直流，即除了直流分量以外還有許多交流分量。所以要針對電源的負(fù)載特性選擇合適的濾波電路。濾波電路就是使單向脈動直流變成平滑直流的電路，常用電阻，電容和電感

10、組合而成。</p><p>　　3 .由于傳感器檢測到的信號經(jīng)整流，濾波放大電路后輸出的是模擬信號，（如電壓，電流，頻率等）。這些信號計算機(jī)是識別不了的，所以要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換電路的功能是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以適應(yīng)計算機(jī)處理。</p><p>　　4 .通過A/D轉(zhuǎn)換電路輸出數(shù)字信號，該信號進(jìn)入MCS-51單片機(jī)，通過單片機(jī)來實現(xiàn)檢測和控制功能。本系統(tǒng)中要控制油溫

11、和油壓，還要在油溫和油壓超過設(shè)定的額定值時，系統(tǒng)發(fā)出報警。所以要通過顯示器，鍵盤和報警電路來實現(xiàn)。</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　液壓壓力傳感器采用油壓傳感器選型為應(yīng)變式壓力傳感器</p><p>　　油溫傳感器選型為AD590油溫傳感器。。</p><p>　　鍵盤、顯示接口采用827

12、9。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0809。</p><p>　　單片機(jī)采用8031。</p><p>　　I/0擴(kuò)展采用8155。</p><p>　　各單元電路分析與設(shè)計</p><p><b>　　油壓檢測電路</b></p><p>　　以油壓檢測及

13、放大電路為例，插座J外接一應(yīng)變式壓力、檢測傳感器，插座上的1、2腳將控制板中的+6V及-6V電源引出向傳感器供電，3、4腳為傳感器輸出的差動信號。三個運(yùn)算放大器組成差動放大電路，對傳感器輸出信號進(jìn)行放大，其中R36用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)，R37用于調(diào)整放大倍數(shù)。油溫檢測系統(tǒng)采用相同系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)分別接在AD0809的p01和p06兩個輸口。</p><p><b>　　油溫檢測電路</b></p

14、><p>　　溫度傳感器采用熱電偶傳感器。本原理圖是K型熱電偶的放大電路。C4是濾波電容，它與R20組成濾波電路。</p><p>　　此放大電路最右端的接口與ADC0809的INT4接口進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將信號傳給單片機(jī)。</p><p><b>　　A/D接口電路</b></p><p>　　ADC0809是典型的8位8通道

15、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，可實現(xiàn)8路模數(shù)信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼器電路，其轉(zhuǎn)換時間為100us左右。IN-7~IN-0是模數(shù)輸入通道，ADC0809對輸入信號的電壓要求是0~5V，若信號過小還需要進(jìn)行放大。另外，模擬輸入量在A/D轉(zhuǎn)換過程中其值不應(yīng)該有變化，對變化快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路，本課題中的油壓及油溫的變化不會很快，所以不必采用采樣保持電路。A、B、C是地址線

16、，設(shè)置P0.1~P0.3口經(jīng)過地址鎖存后接A、B、C地址線。ALE地址鎖存允許信號，A、B、C地址狀態(tài)進(jìn)入地址鎖存器中，由P2.0及WR控制地址鎖存。START轉(zhuǎn)換啟動信號，上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零，下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持低電平，由P2.0及WR控制轉(zhuǎn)換信號。D7~D0數(shù)據(jù)輸出線，和單片機(jī)的P0口直接連接。EOC輸出允許信號，用于控制三態(tài)門。</p><p><b>　　單

17、片機(jī)擴(kuò)展電路</b></p><p>　　單片機(jī)采用型號為89cs51，89S51單片機(jī)的內(nèi)部4KB片內(nèi)程序存儲器，128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，2個定時器和1個全雙工異步串通訊接口。其外部電路包括時鐘電路和復(fù)位電路。</p><p><b>　　鍵盤接口電路</b></p><p>　　為了減少鍵盤和單片機(jī)接口時所占用I/O口線的數(shù)目

18、，此系統(tǒng)采用了串行口控制的鍵盤接口，擴(kuò)展了4×4的行列式鍵盤，用以輸入油壓、油溫的報警設(shè)定值。采用8255可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能。</p><p>　　RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端外于高電平時，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式。 CS:片選信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，表示芯片被選

19、中，允許8155與CPU進(jìn)行通訊。 RD:讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許8155通過數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。 wR:寫入信號，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入。</p><p><b>　　LED顯示接口電路</b></p><p>　　采用編號為DPY_7-SEG_DP的兩塊L

20、ED，分別顯示油壓及油溫。</p><p><b>　　報警電路</b></p><p>　　單片機(jī)的PB4、PB5、PB6引腳通過限流電阻、容與三極管基極相連，三極管的集電極接有報警器。</p><p><b>　　電源電路</b></p><p>　　由于電路電壓為6v，故需把220V交流變成低

21、壓直流，由四個組成部分:降壓—整流—濾波—穩(wěn)壓。</p><p>　　電路原理圖及PCB圖</p><p><b>　　1.電路原理圖</b></p><p><b>　　PCB圖</b></p><p><b>　　課程設(shè)計小結(jié)</b></p><p>

22、;　　本次的機(jī)電一體化課程設(shè)計，課題為油溫，油壓檢測系統(tǒng)。</p><p>　　通過本次的課程設(shè)計，我對protel99SE這款軟件的應(yīng)用有了初步的認(rèn)識，同時，也鞏固了我電學(xué)及單片機(jī)方面的基礎(chǔ)知識。在這次機(jī)電一體化課程設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)了很多問題，對于出現(xiàn)的問題，我們就的去翻閱以前的專業(yè)書籍來復(fù)習(xí)，以前學(xué)的大多是理論性極強(qiáng)的東西，而這次卻遇到了一個實際的應(yīng)用問題。在課程設(shè)計開始之前，我就從圖書館找相關(guān)參考資料，當(dāng)在課