水上救生器的設計

1、本科畢業(yè)設計（論文）題 目 諾亞方舟水中救生器 姓 名 盧 卓 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化學 號 201233282 指導教師 李振杰 鄭州科技學院機械工程學院二零一六年五月目 錄中文摘要.英文摘要. 1 序言71.1 課題研究意義81.2 水上救生器的應用范圍91.3 水上救生器的種類與發(fā)展101.4 本論文研究內容、創(chuàng)新點、技術難點10 2總體機構的設計11 2.1水上救援器設計方案122.21水上救援器設計及初步構想14 2.3水火箭152.4救生母體162.5自適應平臺的控制系統(tǒng)的設計173 理論計算與實驗驗證193.1 電機的比較203.2 影響水火箭射程的因素22 4救生器工作

2、過程主要部件作用235 救生器前景創(chuàng)新與特色256 三維建模和運動分析276.1 通過SolidWorks三維建模25總結致謝26參考文獻26諾亞方舟水中救生器的設計摘 要水上災難是現實生活中最常見的事故，給人類的生產生活帶來了許多的災難。本論文里的水上救生器可以有效的對落水人員實施救援，最大程度的挽救人員的生命安全。因此，水上救生器的研究實際意義重大。本文介紹了一種可以在艦艇上發(fā)射攜帶救生母體的水火箭式的救生器。通過已有的資料1，來設計這種火箭拋射方式的救生器。該救生器的部件主要是適應減搖平臺，水火箭，救生母體組成。動力來源是利用水火箭的原理。在艦艇上通過自適應平臺來發(fā)射水火箭，水火箭帶有救

3、生母體。救生母體可以為落水者提供浮力，實現水上救援的目的。水上救生器可以彌補現有救生器械救援速度慢，救護成功率低的不足，對水上救援具有積極意義。關鍵詞：救援；水火箭；自適應平臺The design of the water saving device in Noahs ArkAbstractWater disaster is the most common accident in real life, which brings a lot of disasters to humans life. In this paper, the water in the life of the rescu

4、e device can effectively rescue the drowning personnel, the maximum extent of the life safety of personnel. Therefore, the research of water life saving device is of great practical significance. This paper introduces a kind of water rocket type life saving device which can carry the life of the mot

5、her on the ship. Through the data, to design the way of lifesaving device for rocket projectiles. The part of the life saving device is mainly adapted to the anti rolling platform, the water rocket, and the composition of the life body. Power source is the use of the principle of the water rocket. O

6、n the ship through an adaptive platform to launch water rockets, water rocket with a life of the mother. The water rescue device can make up the deficiency of the existing rescue equipment with slow rescue speed and low success rate, and has positive significance for the rescue of the water. Key wor

7、ds: rescue; water rocket; adaptive platform 1 序言1.1 課題研究意義水上救生器具有靈活性好，機動性強的特點，在救援的過程中能夠迅速的拋射施救，挽救人員與物資。水上救生器相比于傳統(tǒng)救援方式比如救生網，救生筏就有許多的有點，同時救援靈活快捷、攜帶方便、對環(huán)境適應能力強等特點，所以對海上救援工作中有著重要的意義。1.2 水上救生器的應用范圍海難，船舶在海上遭遇自然災害或其他意外事故所造成的危難。海難可給生命、財產造成巨大損失。造成海難的事故種類很多，大致有船舶擱淺、觸礁、碰撞、火災、爆炸，進而人員落水。如果有水上救生器救援，可以挽救人員與財產損失，挽救

8、寶貴的生命是值得的。1.3 水上救生器的種類與發(fā)展救生圈為一種常見司空見慣的水體里的救援逃生的裝置，大多是由木頭、密度較輕的聚合大分子材料；以及另外的密度很小的非常輕盈飄逸的物質體所組成定型，在他的外表有橡膠柔軟的表皮等覆蓋等。供游泳練習使用的救生圈也可以用橡膠制成，內充空氣，也叫作橡皮圈2。救生浮球是一種救生設備，是一個醒目的橙色氣囊，用長長的帶子拴在使用者的腰間，被人們形象的稱為“跟屁蟲”。11漂浮在水面上的密閉金屬筒，下部用鐵錨固定，用來系船或做航標等。另外有一種新型浮筒，采用強韌高分子聚乙烯等材料制成，具有良好的抗侯性及抗沖擊破壞性，能防紫外線、防凍、抗海水化學劑油漬等侵蝕。可隨著水潮

9、漲落而自動升降。普遍應用于浮橋、浮碼頭等水上浮動平臺項目的建設。救生撈網主要是針對落水人員或難船、艇筏上的人員實施救助的網。目前洪水的救援裝置水上主要有：沖鋒舟、救生筏、救生圈等，岸上救援主要依靠繩索，拋繩器等。這些裝備的救援能力都是十分有限的。一般水里的救生器材裝能力是比較小的，缺點還有能高高的谷堆救元，夜里光線不好的時候不能行動，自己還有危險不確定性。岸上救援裝備一般作為輔助救援。 沖鋒舟主要于水上偵察、巡邏、救生等。舟體材料多用玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼)、膠合板和橡膠布等。水上多用操舟機驅動，也可用槳劃行。 有些型沖鋒舟，可以承載113人，時速最高可以達到120公里/小時4，主要用來

10、在沿海或內河搶險之用，船是殼體，在做多個人的情況下，船內注滿了水仍然可以繼續(xù)航行，另一種是快型沖鋒舟，船身是平底的，主要用于城市內澇。水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭18。它的是原理基本上找的飲料的空瓶瓶身制作成動力能量室、箭的身體、箭的頭部、尾吧、降落緩沖的傘。打入三分之二的水氣，在使用打氣筒打進氣體到一定的壓強系數后力后開始進行發(fā)射了。是利用水跟空氣質量之間差值之比（水的密度是空氣的六七百倍），壓縮空氣把水從火箭尾部的噴嘴高速朝外噴射，在反響的力的作用，水火箭能夠快速的朝上的上升，加速度、慣性滑翔在空中飛行，像空中的子彈一樣是一個飛行的痕跡，最后達到在一定的空中,在空氣力開啟降落傘慢慢

11、的下落的火箭理想的模型。救生筏是船舶配備的用于緊急情況下脫離危險區(qū)域，或從遇難船舶緊急撤離的設施和裝備。救生筏平時包裝存放在玻璃鋼存放筒內，救生筏安裝在船舷專用筏架上，可將筏直接拋入水中，救生筏既可自動充脹成形，供遇險人員乘坐。救生筏可以作為普通老百姓自備的一種防災救生設施。普通救生筏一般為無動力，只能依靠槳或人手前進，速度較慢。81.4 本論文研究內容、創(chuàng)新點、技術難點根據指導老師下達的任務書要求，本論文設計出了一種水上救援器。其具體的工作內容如下：（1）分析比較國內外各種救生器特點，結合我國水上救援的規(guī)定制定新型救援器方案8，。（2）借助網絡、圖書館的相關資料文獻完成對裝置主要零件的設計、

12、校核，并確定其尺寸大小。其中主要設計和部件做詳細的敘述。（3）建立基于電磁感應系適應平臺，完成對控制系統(tǒng)所需元件的選型，結合實際選擇符合設計要求的電機、單片機和電磁感應器件。（4）在SolidWorks軟件中對爬樓梯機器人裝置進行三維建模。運用理論力學知識分析其運動可行性。通過前面的闡述，本論文設計的救生器是一種新型的機-電-一體化的水上救援器械。自適應平臺可根據角度變化及時的調整水火箭發(fā)射平臺以保證救生母體投放準確。本論文的技術難關：電動機驅動系統(tǒng)、自適應平臺系統(tǒng)、齒輪齒條運動分析和單片機控制系統(tǒng)這四個系統(tǒng)的設計以保證它們可以穩(wěn)定有效的發(fā)揮其各自作用。2 總體機構的設計2.1 水上救生器的設

13、計方案在設計水上救生器需要考幾個難點： （1）在惡劣水面環(huán)境中如何保證火箭發(fā)射的精度。（2）利用什么能量來拋射救生器材能夠保障效果與可靠。（3）救生器的救援效率問題。（4）救生器的成本控制與可靠性問題。救生裝置救生網救生筏拋射式救生裝置救援速度快速慢速較快救援能力弱強弱操作難度簡單復雜一般應用程度較少廣泛較少成本控制低高低 表2-1 三種救生裝置的性能比較2.2 水上救援器的設計及初步構想 針對海上救援過程中的時間緊，距落水者遠，施救困難的問題，設計便攜式的海上救生裝置，可在艦艇上連續(xù)快速的發(fā)射救生母體，發(fā)射速度為每分鐘8到12個，形成50到70平方米的救援面，距離可以達到180米左右。設備總

14、質量約為16公斤，長29.2公分，寬29.2公分，高25公分。由自適應減搖平臺，水火箭，救生母體三部分構成。為了消除艦船的搖擺對水火箭發(fā)射時的影響，給其一個穩(wěn)定的水平平臺，可以利用磁控開關，落錘和機電一體化技術設計自適應減搖平臺。主要有自適應控制部分，機械部分，磁固定裝置組成。自適應控制包括平衡自動感應裝置，蓄電池，交直流轉換開關，繼電器，電動機等。機械部分包括X方向平衡調節(jié)模塊，Y方向平衡調節(jié)模塊,調節(jié)發(fā)射方向模塊。 圖2-1 自適應減搖平臺 工作原理 當平臺不平衡時，底部的鋼球在重力的作用下保持豎直，且?guī)咏z桿繞萬向支座活動，絲桿的磁鐵發(fā)生位移，當磁鐵離開初始位置向任何方向移動1毫米時，即

15、觸發(fā)四個磁控開關中的一個或兩個，磁控開關導通，X方向，Y方向的平衡模塊調節(jié)電機帶動齒輪，通過齒輪和齒條配合將轉動轉化為直線運動，齒條通過萬向聯(lián)軸器帶動平臺運動使平臺恢復平橫，從而提高水火箭的發(fā)射精度?？刂屏鞒倘缦拢浩脚_傾斜鋼球及絲桿保持豎直絲桿上的小磁塊移動磁性接近開關導通電機工作2.3 水火箭水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭18。它的是原理基本上找的飲料的空瓶瓶身制作成動力能量室、箭的身體、箭的頭部、尾吧、降落緩沖的傘。打入三分之二的水氣，在使用打氣筒打進氣體到一定的壓強系數后力后開始進行發(fā)射了。是利用水跟空氣質量之間差值之比（水的密度是空氣的六七百倍），壓縮空氣把水從火箭尾部的噴嘴高速

16、朝外噴射，在反響的力的作用，水火箭能夠快速的朝上的上升，加速度、慣性滑翔在空中飛行，像空中的子彈一樣是一個飛行的痕跡，最后達到在一定的空中,在空氣力開啟降落傘慢慢的下落的火箭理想的模型。把氣體打入密閉的容器內，使得容器內空氣的氣壓增大，當超過橡出水火箭和火箭最大的不同，在于其推進的媒介由高溫空氣變成水而已。在發(fā)射水火箭前會灌入空氣達一定壓力，由于高壓會自然向低壓流去，故在噴嘴被打開時，空氣自然向噴嘴流去，但由于水擋在前方，故水會被空氣推出火箭，而火箭也借此獲得向前的速度水火箭的豎直升高高度與瓶內水位。 圖2-2水火箭原理示意圖水火箭的豎直升高高度與瓶內水位的關系可以通過做實驗的方法獲得：通過實

17、驗得出，當水量為1/3時，水火箭飛的最高由實驗結果看出：氣壓與射程成正比這是因為氣壓越大，噴水的力量越大，水火箭的沖量越大，水火箭做反沖運動而在發(fā)射水量為1L以上的時間里，水火箭里水比不過沒有完全的用完，可是氣體的壓強卻正在減小這樣后停滯了速度的增加，可以增強水火箭它的的重量因素，結果是水火箭在受重力作用下而早早的跌落下質量越大，所需提供的動量就越大，當質量一定時，速度越大動量越大而提高速度的方法是提高單位時間內的噴水量所以，只有當水火箭內的氣壓與水量適當時，才能飛地更遠更高實驗中發(fā)現，若水量大于固定氣壓所能噴射的上限，則水火箭中的水不會噴完，要如何避免水噴不完的情形呢？根據PV=nRT，可求

18、出一定氣壓所能噴出的水量上限若是水量不夠一定氣壓所能噴出的水量被較早噴完根據理論，發(fā)射時我們先量出能灌進水火箭的最大值，再算出此氣壓能噴出的最大水量，根據此兩數據裝水灌氣15，即可達到水火箭之最大射程（Pmax=FmaxMmax）6發(fā)射軌道對射程的影響:固定水量600ml，發(fā)射仰角50利用無軌發(fā)射架和70cm發(fā)射架分別發(fā)射水火箭并記錄結果及發(fā)射情況比較發(fā)射軌道對飛行距離的影響實驗結果顯示：有軌及無軌發(fā)射器在同一沖量所造成的射程都差不多，可見有無軌道都不影響射程但在沖量越小時，無軌發(fā)射器發(fā)射的水火箭容易常常偏離預定方向；而有軌發(fā)射器因為有兩個支點，使水柱噴射時不產生其他方向的分力，因此水火箭能精

19、確的直線前進所以，有軌發(fā)射器在準確度上勝于無軌發(fā)彈頭重量對發(fā)射軌道的影響:固定水量600ml，發(fā)射仰角50，使用有軌發(fā)射器彈頭依序放置填充物，質量為30g，40g，50g，60g比較彈頭重量對水火箭發(fā)射軌道的影響由實驗可知：未加前置填充物的彈頭，因受到尾翼質量的影響，重心明顯偏后這時候，因為物體旋轉時的中心為重心，所以我們可以把重心G當成支點，則在只受重力的情況下彈頭即成一個以G為支點的平橫杠桿在飛行時，彈頭A與彈尾B將受到相同的風阻影響，但由于力臂不同（AGAB），所以A點所產生的力矩大于B點，故水火箭即會旋轉影響航道所以我們必須放前置填充物但在沖量越小時無軌發(fā)射器發(fā)射的水火箭容易常常偏離預

20、定方向；而有軌發(fā)射器因為有兩個支點，使水柱噴射時不易產生其他方向的分力，因此水火箭能精確的直線前進所以，有軌發(fā)射器在準確度上勝于無軌發(fā)射器彈頭重量對發(fā)射軌道的影固定水量600ml，發(fā)射仰角50度使用有軌發(fā)射器彈頭依序放置填充質量為30g，40g，50g，60g比較彈頭重量對水火箭發(fā)射軌道的影響未加前置填充物的彈頭，因受到尾翼質量的影響，重心明顯偏后。這時候，因為物體旋轉時的中心為重心，所以我們可以把重心G當成支點，則在只受重力的情況下彈頭即成一個以G為支點的平橫杠桿在飛行時彈頭A與彈尾B將受到相同的風阻影響，但由于力臂不同（AGAB所以A點所產生的力矩大于B點，故水火箭即會旋轉影響航道由此可知

21、我們需要把它放在前置的地方。裝在里面的東西回吧重心G向A蠕動朝力臂的方向， AG=BG意思是水火箭處于平衡狀態(tài)中點，這個時候呢A和B回產生力臂跟力的矩就會相等，達到了平衡的狀態(tài)但是還是有個問問I要是前面的里面放的東西太多的話，那么重力的中心心靠前就會形成成力的臂脖AGBG的情況，力矩AAB所以A點所產生的力矩大于B點，故水火箭即會旋轉影響航道由此可知我們需要把它放在前置的地方。裝在里面的東西回吧重心G向A蠕動朝力臂的方向， AG=BG意思是水火箭處于平衡狀態(tài)中點，這個時候呢A和B回產生力臂跟力的矩就會相等，達到了平衡的狀態(tài)但是還是有個問問I要是前面的里面放的東西太多的話。那么重力的中心心靠前就

22、會形成成力的臂脖AGBG的情況，力矩A力矩B則又會行程來了旋轉的情況，從而行成了反面的效果問題。所以，由實驗的結果得知，填充物約65g為最好，而此時重心正好位于首尾中點當然，這個質量是不確定的因水火箭的不同而異發(fā)射仰角的影響固定水量500ml水，前置填充物，使用有軌發(fā)射器。分別使用發(fā)射仰角35、45、55、65、75。比較發(fā)射仰角對水火箭發(fā)射距離的影響水火箭的斜發(fā)與斜拋有關，所以由理論可得發(fā)射仰角為45時，飛行距離最長但由發(fā)射的結果得知：在發(fā)射仰角45到55之間（約為52）時可以達到最大的射程。當發(fā)射仰角太小時，水火箭向上的分力不大，使爬升高度不大，且由于水火箭的重量受地球引力的牽引，使其容易

23、落下，造成射程縮短而當角度太大時，其向上分力雖大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不遠”的情形。所以在水火箭的發(fā)射角度方面，須考慮向上分力及向前分力適中、各種外界因素的影響以及發(fā)射仰角。通俗的講水火箭種類眾多，最基本的有單級單推的火箭一級的火箭只有且僅有單只推進器的噴口，單級多推呢要復雜點一級火箭。有兩個或者兩個以上的推進器噴口最后是最復雜也是最牛逼的多級的還幾個能推的多個級火箭，基本有好幾個推進器的噴口等，最少見的是多級單推。因為這種的單級多推的類型發(fā)的大多是為推進器的單個或著四五個瓶串聯(lián)而成“被動分離”第推進裝置與劍客一起來同時發(fā)射的形式，即使它們有推進器拋離的效果但是還

24、是不認為是多級的水火箭類型。最后的多級多推水火箭類型的采用推進器與箭體“主動分離”這種黑科技為推進器箭體接替發(fā)射的類型。水火箭制作的技術有意思的睇法辦法很多主要包括：噴射嘴技術、能自動分開技術和再次利用收回技術是無法完美實現了對發(fā)射時機的的控制的。發(fā)射仰角對發(fā)射距離的影響由拋物線理論可知，當仰角為45度時發(fā)射距離 最遠。但火箭在發(fā)射后受重力級空氣阻力的影響，由實驗驗證14發(fā)射仰角為50到55度之間可以達到最大射程。 表3-2仰角（）4346495255586164距離（m）4047687870645137氣壓對發(fā)射角的影響理論上水火箭的氣壓與射程成正比。當質量一定時，氣壓越大噴水的力量越大，水

25、火箭的沖量越大，初速度大，則動量越大。在安全的氣壓下，由實驗結果看出，氣壓與射程成正比。 表3-3氣壓（atm）789101112距離（m）5278110137147170 根據理輪實驗驗證數據，在650ml，12個標準大氣壓，52仰角的情況下，水火箭可達最遠距離。3.3 水火箭動力性能為了使平臺始終保持平衡，平臺自適應的速度必須大于艦船的搖擺的速度。查資料，艦船在5浪下橫搖周期為12s，最大橫搖角為15度。因此自身及應平臺的設計傾斜角為20度，平臺從最大傾角恢復時間是5s,通過solid woks軟件仿真進行運動分析，齒條從最大傾角恢復平衡其形成為33mm,電動機轉速為20r/min,平臺從

26、最大傾斜角恢復平橫所需的時間t僅為3stT,即電動機調節(jié)速度大于艦船搖擺的速度。 水火箭的的基本原理是反沖原理。在做水火箭之前都會想到上網。查一下其原理及相關步驟，然后根據了解到的步驟一步步做下去。要使一個物體從靜止開始運動，必須有力作用在物體上，并且作用一定時間T。力F和時間T的乘積FT叫做力的沖量。要使水火箭發(fā)射，就必須有沖量作用在水火箭上。這種沖量就是由水火箭內空氣瞬間膨脹對水做功形成反沖。13 現實生活中，我們經常會看到這樣的現象，一個充足氣的氣球拿在手上，突然放手時，氣體從氣球中噴出來，這時氣球就向相反方向飛出。這種運動遵循動量守恒定律。物理學上稱作反沖。m水v水=m箭v箭。理論上水

27、量越多，可以使水火箭獲得更大的沖量。 關于水火箭飛行理論的所能飛行達到的最大速度的問題，類比于動力能量他們可以并且能夠理論上給出的動力能力全用完后的最后到結束時的速度問題，大體上是由兩個因素所就定的，第一個是什么呢就是噴水速度問題因素，第個二就是質量比的比例因素問題了（通俗的說火箭蔣蔣開始起飛的時候的質量問題與能量動力已經要消耗殆盡的時間里的質量的比值）。最后得出的結論事及火箭的噴氣速度能量越大越大它的對應的最后的終點的線速度也是越大的它們之間是屬于正比例的關系的。水壓和氣壓相等，水壓=pgh，p是水密度。F(t)=P(t) * S1 a瓶(t)= F(t)/ m瓶= (P(t) * S1)/

28、 m瓶 -(1) (P * S1*h)/T=(P(t) * S1*h(t)/T(2) h(t)=h+a瓶 * (m水 +m瓶)/m水-(3) a瓶=(P * S1*h)/ m瓶*(a瓶(m水 +m瓶) /m水*d2t) 水力火箭水流度的方受在 t時刻的瞬時時候, 大箭空裁的質量與大箭裝裁的剩余的水的總質量為 m整體的速度為v 則由動量定理可知此時大箭以及其裝裁的水的整體總動量為P1時間經過后,受大箭屋部噴出來的氣體的質量為,整體速度増加到;以大箭為動系,地面為定系, 大箭屋部噴出的氣體為動點, 受動點的相對速度為恒定値,動點的絕對速度為,;則有速度合成定理得V=vf-vc 又由于vc=v+dv

29、,則va=vr-v-dv(方向為堅直向下) 則在1 十 f11時刻, 由動量定理可得:Pldl=|(v+dv-vr)dm+(v+dv)(m1-dm)由于水火箭箭裝裁的水的減少量等于水箭所噴出的水的量, 則：dm=-dm1水火箭瓶子體積1.25 L 瓶子直徑gm噴嘴直徑9 cm 瓶子質三40g 阻力系數a5環(huán)境因素加壓后大氣壓強 013 X105pa氣溫233 K空氣密度 ：225 k/m水密度：1000 k/m理想氣體常數237 J/kg-K 定體積比熱容71a5 J/kg- K影響水火箭發(fā)射距離的因素：如圖所示水火箭的動軌跡為曲線在物理中曲線運動的射程S=Ex* t 我們假設初速度V不變的情

30、況下什么時候水平射程S最大首先把圖中的V分解即水平方向的分速度x和V 圖3-1 水火箭動軌跡與射程關系圖由于本論文設計水火箭需要在潮濕環(huán)境下使用，所以應當具有防潮的設計。密封需要良好。且材質應該不具有過高的硬度，以免在發(fā)射救援人員時發(fā)生意外傷害。4救生器工作過程主要部件作用4.1 原理過程救生器的整個工作過程為：當救援者發(fā)現落水者后，救援者打開磁固定開關，將整個裝置固定在船板上。打開電源開關，自適應減搖平臺開始工作。自動調整發(fā)射底座的水平與穩(wěn)定，將水火箭安在發(fā)射底座上。調節(jié)發(fā)射仰角和發(fā)射方向，通過手閘發(fā)射水火箭。水火箭落水后，救生母體上的水敏件遇水軟化，彈簧推動機針刺破高壓氣瓶，救生圈受氣脹開

31、。位落水者提供浮力平臺。本文所設計的的控制系統(tǒng)包括四個部分：電動機驅動系統(tǒng)、磁感應系統(tǒng)、水火箭系統(tǒng)和機械控制系統(tǒng)，這四個系統(tǒng)的作用分別是：（1）電動機驅動系統(tǒng)：X方向，Y方向的平衡模塊調節(jié)電機帶動齒輪，通過齒輪和齒條配合將轉動轉化為直線運動，齒條通過萬向聯(lián)軸器帶動平臺運動使平臺恢復平橫。（2）磁感應系統(tǒng)：用于發(fā)射和接受位移信號，把信號反饋給單片機，從而控制電動機控制系統(tǒng)做出合適的指令。（3）水火箭系統(tǒng)：為救生母體的發(fā)射提供動力和能量。（4）機械控制系統(tǒng)：為自適應平臺的平衡提供具體的機械動作。水向后噴出的能量則是由瓶內壓縮空氣的勢能轉化而來由此觀之水火箭的飛行距離與平內氣體的體積與壓強有關。水火

32、箭的理論的發(fā)射射程跟瓶子中裝的液體水的多或者少的的數學關系能從實記得操作里得到的：即水瓶的當量大概是百分之二十五的時候是水火箭的距離可以飛的最高也最幫了出色。實驗表明8個標準大氣壓，55度發(fā)射角，2.5升瓶子注入650毫升水時發(fā)射距離最遠為70米。4.2 單片機的選擇（1）單片機介紹單片機就是在一塊半導體硅片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM/ROM/EPROM）、和各種輸入/輸出接口，這樣的一塊半導體硅片具有單臺計算器的功能，因此被稱為單片微型機，簡稱單片機。15在國際上經常把單片機稱之為微控制器。單片機在結構設計上，如圖5-2所示。它的軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)以及I/O接口控制能力的

33、反面都有獨到的地方，具有較強而有效的功能。從其組成、邏輯功能上看，單片機具備了微型計算機系統(tǒng)的基本部件。但是需要說明的是，單片機畢竟還只是一個芯片，只有在配置了應用系統(tǒng)所需要的接口芯片、輸入/輸出設備后，才能構成使用的單片機系統(tǒng)19。圖5-2單片機結構示意簡圖（2）型號選擇在分析比較后各類單片機后，本論文所設計的爬樓梯機器人小車的控制系統(tǒng)中決定選用C8051F310單片機。C8051F310單片機是一種完全集成的混合信號片上的系統(tǒng)型MCU芯片，其中主要集成了增強型UART和SPI串行接口、單端/查分ADC、VDD監(jiān)視器、單片機就是在一塊半導體硅片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM/

34、ROM/EPROM）、和各種輸入/輸出接口，這樣的一塊半導體硅片具有單臺計算器的功能，因此被稱為單片微型機，簡稱單片機。15在國際上經常把單片機稱之為微控制器。單片機在結構設計上，如圖5-2所示。它的軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)以及I/O接口控制能力的反面都有獨到的地方，具有較強而有效的功能。從其組成、邏輯功能上看，單片機具備了微型計算機系統(tǒng)的基本部件。但是需要說明的是，單片機畢竟還只是一個芯片，只有在配置了應用系統(tǒng)所需要的接口芯片、輸入/輸出設備后，才能構成使用的單片機系統(tǒng)19。高精度可編程的內部時鐘振蕩器和具有捕捉/比較模塊看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列等部件21。它的主要性能：（1）擁

35、有高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核，可達25MIPS。（2）系統(tǒng)調試接口為全速、非侵入式的。（3）配有200ksps、10位的8通道ADC，并且?guī)в蠵GA功能和模擬多路開關。（4）1280字節(jié)的片內RAM。（5）外部數據存儲接口為可尋址64K字節(jié)地址空間。（6）擁有4個通用的16位定時器。5 救生器前景創(chuàng)新與特色 功能創(chuàng)新： 彌補了傳統(tǒng)救援方式的不足，實現了遠程，區(qū)域，準確，快速的救援特點，成功率高。原理創(chuàng)新 將水火箭，自適應平臺的概念引進，解決了救援救生母體拋射時動力問題，平衡發(fā)射的問題。技術創(chuàng)新 用電與磁的方法，設計了自適應的減搖平臺，并加入了發(fā)光裝置應用于夜間的救援。磁固

36、定裝置可以快速的安卸火箭救生裝置。對水火箭進了實驗論證，找到水火箭射程與水量，氣壓。仰角的比例關系。有助于精確發(fā)射火箭，增大射程。特色：體積小，質量輕。攜帶使用方便，成本低，便于使用。針對海浪，大風，艦船的搖擺對發(fā)射進度的影響，自適應減搖平臺可以緩解。 隨著人們安全意識的大幅度提升，人們對水中救生器具能具備安全+實用功能已是迫在眉捷，最終能占領市場主流的關鍵因素是:擁有自主知識產權的、具備安全+實用功能的領先技術。接下來，我還要完成畢業(yè)論文答辯稿，在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的，沒有你我怎么能又如此的成就怎么能順順利利的完成我能順順利利的從此掙上。所以說我們能有如此成就全是尊敬的學校

37、指導我的老師們你們給的啊不然以后我怎么能順順利利的找到工作掙上大錢呢。你才是我們的。職責之內的事情做了是應該的之外的事情做了是請分的事情。使我能夠順利的完。水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭18。它的是原理基本上找的飲料的空瓶瓶身制作成動力能量室、箭的身體、箭的頭部、尾吧、降落緩沖的傘。打入三分之二的水氣，在使用打氣筒打進氣體到一定的壓強系數后力后開始進行發(fā)射了。是利用水跟空氣質量之間差值之比（水的密度是空氣的六七百倍），壓縮空氣把水從火箭尾部的噴嘴高速朝外噴射，在反響的力的作用，水火箭能夠快速的朝上的上升，加速度、慣性滑翔在空中飛行，像空中的子彈一樣是一個飛行的痕跡，最后達到在一定的空中,

38、在空氣力開啟降落傘慢慢的下落的火箭理想的模型。水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭18。它的是原理基本上找的飲料的空瓶瓶身制作成動力能量室、箭的身體、箭的頭部、尾吧、降落緩沖的傘。打入三分之二的水氣，在使用打氣筒打進氣體到一定的壓強系數后力后開始進行發(fā)射了。是利用水跟空氣質量之間差值之比（水的密度是空氣的六七百倍），壓縮空氣把水從火箭尾部的噴嘴高速朝外噴射，在反響的力的作用，水火箭能夠快速的朝上的上升，加速度、慣性滑翔在空中飛行，像空中的子彈一樣是一個飛行的痕跡，最后達到在一定的空中,在空氣力開啟降落傘慢慢的下落的火箭理想的模型。未用電與磁的方法，設計了自適應的減搖平臺，并加入了發(fā)光裝置應用于

39、夜間的救援。磁固定裝置可以快速的安卸火箭救生裝置。對水火箭進了實驗論證，找到水火箭射程與水量，氣壓。仰角的比例關系。有助于精確發(fā)射火箭，增大射程。此“水中自控式救生器”，因其安全+實用技術上的創(chuàng)新突破，能在激烈的競爭中脫穎而出，以至于取代現有水中救生器具。本技術涉及救生器具，據目前各種信息資料表明，此項發(fā)明專利填補了國際國內水中自控式救生器具空白，救生器在民用，軍用，海難發(fā)生挽救寶貴的生命，前景廣闊。6 三維建模和運動分析6.1 通過SolidWorks三維建模本論文采用國際上主流的三維造型軟件SolidWork也是咱們國內常用的三維造型軟件對所設計的救生器裝置進行三維的實體建模。目前國內主流

40、的三維制圖軟件有Pro/e、UG、Catia、SolidWork等。SolidWork是一款功能強大的三維制圖軟件。15SolidWork是在Windows環(huán)境下開發(fā)的，擁有清晰直觀，簡易方便的操作界面。23靈活的草圖繪制和檢查功能可以更好的讓使用者完成設計三維圖的工作。強大的特征建立能力和零件與裝配的控制功能，使得使用者在繪制模型時更加的得心應手。SolidWork還可以CAD、PRO/E、UG等其他的軟件進行數據的交換，這個功能大大提高了它的實用性所示為在SolidWork中完成水上救生器裝配的模型圖。24總結致謝在做實際之前的時候呢心情時比較糾結的的過程擔心能做好嗎考慮做的愛好會怎么樣，

41、最后是前排狼后怕虎都做不好還醫(yī)生衣柜猶猶豫豫。我呢認認真真買了首個也是第一個嶄新的記事的記錄簿這種本子呢有幾個好處首先非常規(guī)的作業(yè)本子他是全新的樣式我想對做設計大有好處。我還要完成畢業(yè)論文答辯稿，在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，沒有你們我怎么能又如此的成就怎么能順順利利的完成畢業(yè)的設計讓我能順順利利的畢業(yè)從此掙上了大錢。所以說我們能有如此成就全是尊敬的學校指導我的老師們你們給的啊不然以后我怎么能順順利利的找到工作掙上大錢呢。你才是我們的衣食父母啊。職責之內的事情做了是應該的之外的事情做了是請分的事情。使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。這個畢業(yè)論文是多么辛苦哦事情，是檢驗我解決

42、問題跟處事能力的一個小小的石頭，未來啊不知道還有多少的迷惑讓去解決。最后啊在我的學業(yè)生涯和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。最后啊，學業(yè)生涯該結束了美好的記憶與人與人間的情誼應該保存與珍視，而迷惑與不好的東西啊讓它過去吧。畢竟生活的波浪，與一個人生命的珍貴才是真正的東西。接下來，我還要完成畢業(yè)論文答辯稿，在此更要感謝我的導師和專業(yè)老師，是你們的細心指導和關懷，沒有你們我怎么能又如此的成就怎么能順順利利的完成畢業(yè)的設計讓我能順順利利的畢業(yè)從此掙上了大錢。所以說我們能有如此成就全是尊敬的學校指導我的老師們你們給的啊不然以后我怎么能順順利利的找到工作掙上大錢呢。你才是我們的衣食父母啊。職責之內的事情做了是應該的之外的事情做了是請分的事情。使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。這個畢業(yè)論文是多么辛苦哦事情，是檢驗我解決問題跟處事能力的一個小小的石頭，未來啊不知道還有多少的迷惑讓去解決。最后啊在我的學業(yè)生涯和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。最后啊，學業(yè)生涯該結束了美好的記憶與人與人間的情誼應該保存與珍視，而迷惑與不好的東西啊讓它過去吧。畢竟生活的波浪，與一個人生命的珍貴才是真正的東西。能讓我靈感迸發(fā)。我在學校圖書館搜集資料看書看什么書呢，都是很專業(yè)的實際的書。還在網上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數量多，