机电一体化课程设计报告.doc

目录目录1一设计题目及任务要求2二课程设计目的及意义2三系统方案论证2四各单元电路的分析与设计3信号检测及放大电路3A/D转换电路4外接键盘及扩展电路5LED灯电路6电源电路8报警电路8时钟电路及复位电路9五电路原理图和PCB设计图9六小结12七附录13一设计题目及任务要求设计一个基于单片机的液压系统油压油温检测系统，其中：压力P=015Mpa；油温T=080。要求设计并绘制电路原理图和印刷电路板（PCB图）。内容包括：【1】绘制电路原理图【2】绘制印刷电路板【3】撰写设计报告书二课程设计目的及意义机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子设备以及软件等有机的结合起来所构成的系统的总称。机电一体化的关键技术有：（1）机械技术，（2）计算机及信息处理技术，（3）系统技术，（4）自动控制技术，（5）传感检测技术，（6）侍服传动技术。微电子技术、计算机技术、及信息处理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求的市场背景，正是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。这次课程设计基于Protel 99 SE软件环境，针对设计题目进行设计，融合了机电一体技术，单片机原理，电工学等课程，同时要求我们熟悉并能够熟练运用该软件，强化自主学习能力，为我们在日后的工作和学习提供支持。三系统方案论证根据系统的设计要求可基本确立系统的组成液压压力传感器油液温度传感器信号放大信号放大A/D转换51系单片机4X4键盘8位LED灯报警电路整个系统以51单片机为核心，首先两个传感器电路从液压缸中测量实际的油温和油压并转换成模拟信号并分别由放大电路将其放大，由A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号传入单片机中。再根据设计要求接入4X4键盘和8位LED灯和报警电路，端口不够的情况下进行IO扩展。四各单元电路的分析与设计信号检测及放大电路传感器输出的电信号进入电桥测量电路并输出信号U0，把输出信号接入测量放大器电路进行信号放大，测量放大器由7个电阻和3个放大器组成经过放大的电信号输入A/D转换电路中。油温和油压传感器可用同一系统进行检测及放大。HQ316油压传感器表压（G）060Mpa（最大） 00.5kPa（最小） 绝压（A）060Mpa（最大） 05kPa（最小）负压（B）-100kPa60Mpa -0.20.2Mpa精度等级0.1 0.25 0.5供电电源1536VDC输出信号420mA（二/三线制）（010/20mA）05V 15V 010V工作温度-4080 补偿温度-2070热电偶E型代号WRK分度号E测量范围0800输出信号420mAA/D转换电路用ADC0809的26，27两个引脚接入经过放大的油温和油压的检测信号，B0B7将转换的信号输入单片机中。74LS373地址锁存器锁定X03的输出信号，X0X3控制模拟通道选择。单片机ALE端口信号经74LS74二分频之后输入CLK做时钟信号。Y3和Y5做转换结束信号和转换启动信号。分别由单片机的16，17引脚经过处理后控制。外接键盘及扩展电路单片机IO口的扩展通过74LS373和8255完成。地址锁存器控制8255的输出端口选择，D07直接接单片机做输入信号，PA，PB，PC作为扩展端口进行输出接键盘和LED灯。LED灯电路 单片机通过扩展接入8个LED灯，18脚控制显示，PB控制LED亮灯顺序，实现显示功能。电源电路本电路在桥式整流电路的基础上进行改动，完成从交流电源变稳压直流的功能。报警电路 当油温或油压过大时单片机D1引脚接通高电频使电铃报警。时钟电路及复位电路标准时钟电路和复位电路五电路原理图和PCB设计图化整为零制图，把各部分分别按照电路分析的原理制作，我先绘制的检测及放大电路，然后在设计报警电路，这两部分均是独立工作，再接入相应端口。同理电源电路，晶振电路，复位电路也可单独制作。然后放入51单片机，绘制A/D转换电路，把需要的74LS74，74LS373，ADC0809放入适当位置，按照单片机A/D转换电路的知识进行连接，最后适当调整位置。然后将IO口扩展用来接键盘和LED灯。再将之前已经绘制好的各个部分电路接入相应位置即可完成原理图。检查各元件封装和名称，生成网表根据网表生成PCB图并进行布局进行连线并生成PCB网表并比较检查错误并进行改正知道得到正确的比较结果完成PCB图六小结在这次课程设计过程中，我学会了Protel 99 SE这款软件绘制PCB的方法。通过对问题的分析到设计原理图，设计PCB板的过程中，出现了许多问题，起初在设计原理图时，原件不熟悉，并不知道相应的引脚功能，无从下手，通过查阅单片机原理，机电一体化技术与系统设计，上网查询资料等方法才克服了初期工作的困难。在用网表生成PCB的过程中，又遇到了因为封装不对应，管脚不对应的问题，引发的一系列错误，在老师指导和自己钻研之后一一克服。PCB图制作好了之后，在连线时又遇到了因排布不合理而无法接线，接线但不合实际等问题，在这些问题解决之后，网表对照时又出现各种错误，返回去根据报错一一更改出问题的原件封装，引脚标号等。经历了这么多问题才最终有了成品，首先还是非常有成就感的。通过本次课程设计，让我得到了一次很好的锻炼，面对问题的解决方法很多，需要我们去行动，去挖掘。设计者不能眼高手低，要着眼于实际，一点一点的来，慢慢积累最后才能完成工作，知识翻来覆去查阅资料而不动手去实际操作很难体会到实际工作时的种种非确定的干扰因素，而这些困难在克服之后必将成为今后工作学习的宝贵经验，所以一个学生从一个课设中能得到多少是不同的，而我就是那个满载收获的一员。七附录Sch图Pcb板3D效果14