機(jī)電一體化5作業(yè)解答

1、第一章作業(yè)解答1、機(jī)電一體化系統(tǒng)包括那些關(guān)鍵技術(shù)？機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)是什么？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)包括的關(guān)鍵技術(shù)有：機(jī)械技術(shù)，檢測(cè)與傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，系統(tǒng)總體技術(shù)。機(jī)電一體化系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)是：1）智能化。模擬人類智慧，具有推理、邏輯思維、自主決策的能力。2）網(wǎng)絡(luò)化。利用網(wǎng)絡(luò)將各種獨(dú)立的機(jī)電一體化系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。3）微型化。4）系統(tǒng)化、復(fù)合集成化。2、試列舉10種常見(jiàn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，并對(duì)其中一種分析其所構(gòu)成的5大要素。常見(jiàn)的機(jī)電一體化產(chǎn)品有：數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，全自動(dòng)洗衣機(jī)，傻瓜照相機(jī)，自動(dòng)物料搬運(yùn)機(jī)，自動(dòng)取款機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)，智能水表，電子調(diào)速器，智能冰箱等

2、。（一般的洗衣機(jī)、冰箱、電風(fēng)扇、電子秤、電腦、空調(diào)不是機(jī)電一體化產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈儾话瑱C(jī)電一體化系統(tǒng)所包括的6項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)及5個(gè)構(gòu)成要素。）第二章作業(yè)解答1、機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械部分的要求是什么？答：機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)除了應(yīng)具備普通機(jī)械系統(tǒng)的要求外，還有如下要求：1）高精度；2）快速響應(yīng)性，即，機(jī)械系統(tǒng)從接到指令到執(zhí)行指令任務(wù)的時(shí)間應(yīng)短；3）穩(wěn)定性要好。2、齒輪傳動(dòng)為何要消除齒側(cè)間隙？答：機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械部分的要求是必須具備高精度，以滿足自動(dòng)控制的需要。消除齒輪的齒側(cè)間隙就是為了保證雙向傳動(dòng)精度。3、滾珠絲杠副軸向間隙對(duì)傳動(dòng)有何影響？采用什么辦法消除它？答：滾珠絲杠副軸向間隙影響反向傳動(dòng)精度。

3、消除滾珠絲杠副軸向間隙通常采用的方法有：1）采用雙螺母結(jié)構(gòu)調(diào)整兩螺母軸向相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)預(yù)緊消除間隙。具體措施有：墊片調(diào)隙，螺紋預(yù)緊調(diào)隙，齒差預(yù)緊調(diào)隙等方式。2）采用單螺母結(jié)構(gòu)用增大鋼球直徑的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)緊以消除問(wèn)隙。4、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是什么？滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌各有何特點(diǎn)?答：導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是起支承、導(dǎo)向作用，并準(zhǔn)確地完成特定方向的運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)有：摩擦系大，定位精度差（受摩擦力及溫升影響），不能預(yù)緊剛度一般，磨損大，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較好。滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)有：摩擦系數(shù)小，定位精度高（因摩擦力?。梢灶A(yù)緊剛度好，磨損小壽命長(zhǎng)。5、機(jī)電一體化系統(tǒng)為什么常采用無(wú)鍵脹緊連接傳動(dòng)？無(wú)鍵脹緊連接傳動(dòng)有何特點(diǎn)？

4、答：無(wú)鍵脹緊連接傳動(dòng)的特點(diǎn)有：1）摩擦傳動(dòng)，具有過(guò)載保護(hù)功能；2）聯(lián)接精度高，無(wú)間隙；3）聯(lián)接角度位置可調(diào)。機(jī)電一體化機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求精度高無(wú)間隙連接，由于無(wú)鍵脹緊連接具備上述特點(diǎn)，所以機(jī)電一體化系統(tǒng)常采用無(wú)鍵脹緊連接傳動(dòng)。第三章作業(yè)解答一、在機(jī)電一體化產(chǎn)品中，89C51通過(guò)并行口連接PP40打印機(jī)，畫(huà)出接口電路,并編寫(xiě)程序，打印字符串“LASERPP40解：接口電路如右圖所示.MOVDPTR,#7FFFHMOVR1,#0AH;MOVR0,#01H;LPA:MOVA,R0ADDA,#08H;MOVCA,A+PC;LPB:BP3.3,LPB;打印機(jī)忙圖3-22PP40與8031的一種接口電路打印

5、機(jī)地址為：0111111111111111=7FFFH若要打印字符串“LASERPP4。,程序如下：DPTR為16位數(shù)據(jù)指針寄存器R1中存字符數(shù)，10個(gè)字符指向第一個(gè)字符#08H為偏移量INCR0;RO中內(nèi)容加1（1字節(jié)）DJNZR1,LPA；R1中內(nèi)容減1,不為零轉(zhuǎn)LPA（2字節(jié)）RET（1字節(jié)）DB4CH,41H,53H,45H,52H,00H,50H,50H,34H,30HLASER空格PP40（3字節(jié)）MOVXDPTR,A;A中數(shù)據(jù)送DPTR所存地址處（打印機(jī)）（1.）編寫(xiě)智能電飯鍋2、時(shí)湯”及保溫”子程序。解:1、2小時(shí)湯子程序（根據(jù)煮飯子程序修改）LP1:ORG1600HMOV51

6、H,CLRP3.4MOVDPTR(1500H)#00H,#7FF8HWT:MOVX)PTR,AJNBP3.5,WTMOVXA,DPTRLP11:MOVB,MULABMOV50H0LRC0JNEA,AJMPLP2JCLP1#64H,LP11計(jì)時(shí)單元清零加熱器接通模擬輸入口IN0地址（011111111000）送到16位地址存儲(chǔ)器啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換若轉(zhuǎn)換未完成則等待轉(zhuǎn)換結(jié)果送A標(biāo)定系數(shù)K送存儲(chǔ)器BA乘B,積的高8位在B中，低8位在A中結(jié)果送50H單元（假定乘積小于256）；溫度等于100C?A皂#64H,0=0;A464H,C=1LP2:INC51HSETBP3.4LCALLYS30(YS20)CLR

7、P3.4LCALLYS10計(jì)時(shí)單元加1加熱器斷開(kāi)調(diào)用延30（20）秒時(shí)子程序煮飯：通/斷=1/2;煮湯：通/斷=1/3加熱器接通10秒子程序，40秒為一個(gè)通斷周期（可以是其它值）MOVA,51HCJNEA,#0B4H(RET#3CH),LP2YS30(20):MOVR2,#96H(#64H)YS1:MOVR3,#0C8H;R3=200YS2:YS3:MOVR4,#0FAHDJNZR4,YS3DJNZR3,YS2DJNZR2,YS1RET;R4=250YS10:MOVR2,#32H;R2=50YS1:MOVR3,#0C8H;R3=200YS2:YS3:MOVR4,#0FAHDJNZR4,YS3D

8、JNZR3,YS2DJNZR2,YS1RET;R4=250調(diào)用延時(shí);R2=150(100);A=#0B4H=180?(180X40/60=120分鐘)力口溫,tr溫度采集結(jié)果存50單元N、二一溫度為100C?-Y計(jì)時(shí)間斷加溫（模糊控溫）N二丁一2（半）小時(shí)時(shí)間到?Z戶返回2、保溫子程序（1）精確控溫（根據(jù)煮飯子程序修改）ORG1800H(1500H)；計(jì)時(shí)單元清零;加熱器接通MOV51H,#00HLP1:CLRP3.4MOVDPTR,#7FF8HMOVXDPTR,A;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換WT:JNBP3.5,WT；若轉(zhuǎn)換未完成則等待MOVXA,DPTR；轉(zhuǎn)換結(jié)果送AMOVB,KMULABMOV50H

9、,ACLRC;標(biāo)定系數(shù)K送存儲(chǔ)器B;A乘B,積的高8位在B中，低8位在A中；結(jié)果送50H單元（假定乘積小于256）CJNEA,#32H(#64H),LP11；溫度等于50C(100C)?AJMPLP2LP11:JCLP1;加熱器斷開(kāi);調(diào)用延時(shí)20秒子程序,LP2:SETBP3.4LCALLYS20AJMPLP1后面的程序刪除(2)模糊控溫ORG1800HLP1:SETBP3.4LCALLYS50CLRP3.4LCALLYS10AJMPLP1;加熱器斷開(kāi);調(diào)用延時(shí)50秒子程序;加熱器接通;調(diào)用延時(shí)10秒子程序，通/斷=1/5該程序會(huì)導(dǎo)致冬天與夏天的溫度不一樣三、利用8051的T0定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器在

10、端口線P1.0處產(chǎn)生周期為40ms的方波序列，編寫(xiě)T。中斷程序(設(shè)fosc=6MHz)提示：Tx=216-NN=ft(t=40/2(ms)=0.02sf=fosc/12)Tx定時(shí)常數(shù)N半個(gè)周期內(nèi)的計(jì)數(shù)值解：1、計(jì)算定時(shí)常數(shù)Tx=216-N=216-f-t=65536-6X106+12X0.02=55536=D8F0H2、To中斷程序程序如下：ORG1000HPUSHPSW;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHACCPUSHBPUSHDPLPUSHDPHCLRTR0;關(guān)定時(shí)器MOVTL0,#0F0H;重裝時(shí)間常數(shù)MOVTH0,#0D8HSETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)器MOVA,P1CPLA;A取反ANLA,#01H;屏蔽

11、高7位,01H=00000001CJNEA,#00H,LP1CLRP1.0;方波低電平AJMPLP2LP1:SETBP1.0;方波高電平LP2:POPDPH;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPDPLPOPBPOPACCPOPPSWRETI說(shuō)明：未采用題目中所提示的奇偶標(biāo)志編程。第四章作業(yè)解答1、測(cè)量溫度通常采用哪些傳感器？各有何特點(diǎn)？答：通常采用通常采用熱電偶和熱電阻測(cè)量溫度。熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量溫度高，尺寸小，響應(yīng)快。熱電阻輸出信號(hào)大，測(cè)溫范圍較熱電偶小。2、解釋什么是精度、靈敏度、分辯率、線性、重復(fù)性，是否精度高靈敏度就一定高?答：精度是指檢測(cè)系統(tǒng)的輸出與被測(cè)量之間的對(duì)應(yīng)程度。靈敏度高意味著被測(cè)量有微小的變化

12、時(shí)，傳感器的輸出有較大的變化。分辯率是指可辨別的最小量（單位）。線性是指有效量程范圍內(nèi)輸入與輸出成比例的關(guān)系。重復(fù)性是指對(duì)于同一被測(cè)量反復(fù)測(cè)量結(jié)果的一致性。精度高靈敏度不一定就高，兩者之間沒(méi)有必然的聯(lián)系。3、什么是滑動(dòng)平均濾波？有什么特點(diǎn)？答：將采樣數(shù)據(jù)按時(shí)間順序排列，每次將最新的N個(gè)數(shù)取平均值，每采樣一次取一次平均值。特點(diǎn)：速度快，實(shí)時(shí)性好，對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用。4、分別寫(xiě)出測(cè)量位移、流量、溫度、壓力的傳感器生產(chǎn)廠家的名稱、網(wǎng)址及聯(lián)系電話（每種傳感器不少于兩家，上網(wǎng)查詢）。自己上網(wǎng)查，無(wú)參考答案。5、檢測(cè)某種車輪的徑向跳動(dòng)，跳動(dòng)公差值為1.0mm,允許測(cè)量誤差為+0.01mm,接觸

13、式測(cè)量，要求信號(hào)不經(jīng)放大可直接接入ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器（ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器輸入量程05V）,選用適合的傳感器（寫(xiě)出傳感器型號(hào)，生產(chǎn)廠家名稱，主要技術(shù)參數(shù)，及主要外形尺寸）.答：傳感器型號(hào)：根據(jù)要求選定生產(chǎn)廠家名稱：選定主要外形尺寸：跟型號(hào)有關(guān)，必須給出直徑和長(zhǎng)度或長(zhǎng)寬高；主要技術(shù)參數(shù)一一根據(jù)所選定的傳感器型號(hào)查得，要滿足如下要求：量程范圍：土1（要求比測(cè)量值1.0mm大，留有余地，但又不能大的太多）精度：高于或等于0.5級(jí)（如果選取0.5級(jí)精度，最大誤差是傳感器量程范圍（2mm）百分之零點(diǎn)五，即0.01mm,占允許測(cè)量誤差為+0.01mm（0.02mm）的百分之五十）。傳感器輸出

14、：05V（要求與ADC0809A/D2換器量程05V協(xié)調(diào)一致）其它要求，如溫度要求等。第五章作業(yè)解答1、數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，為何常采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)絲桿螺母副機(jī)構(gòu)？為何采用齒輪傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)？為何要進(jìn)行慣量匹配計(jì)算？答：數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)要求機(jī)械傳動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有較高的精度較快速響應(yīng)速度。滾動(dòng)導(dǎo)軌及滾動(dòng)絲桿螺母副機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)小，可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。還可以通過(guò)預(yù)緊得到較高的剛度及精度。較高的剛度及較小的摩擦系數(shù)可以減小工作臺(tái)啟動(dòng)和反向時(shí)所產(chǎn)生的死區(qū)誤差。數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中采用齒輪傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)是為了保證雙向傳動(dòng)精度，消除死區(qū)誤差。數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中進(jìn)行慣量匹配計(jì)算是為了更好的兼

15、顧系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和經(jīng)濟(jì)性，Jd/Jm太大時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于負(fù)載特性，使系統(tǒng)的綜合性能變差；Jd/Jm太小，經(jīng)濟(jì)性差。2、什么是步進(jìn)電機(jī)脈沖分配器？軟件脈沖分配器與硬件脈沖分配器有何區(qū)別？答：按一定規(guī)律將指令脈沖分配給步進(jìn)電機(jī)各繞組的器件稱脈沖分配器。脈沖分配器有硬件與軟件之分。軟件脈沖分配器是用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)脈沖分配。硬件脈沖分配器大多作成集成芯片，由硬件（芯片）本身實(shí)現(xiàn)脈沖分配。3、采用MCS-51系列單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行速度。已知步進(jìn)電機(jī)步距角a=0.75o,單片機(jī)晶振頻率fosc=6M0采用T0定時(shí)中斷16位計(jì)數(shù)器定時(shí)工作模式，試計(jì)算當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=100r/min時(shí)，定時(shí)器的定時(shí)

16、常數(shù)Tx0解：定時(shí)常數(shù)Tx=216-N（1）N為一個(gè)步距定時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)N=f.t（2）f為計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)頻率，t為一個(gè)步距所用時(shí)間仁fosc/12t=路程/速度=a/n=0.75/(100X360+60)速度單位化為：度/每秒將f、t代入(2)式求得N，將N代入(1)式求得TxTx=216-N=216-f-t=216-fosca/12n=216-(6X106X0.75)/(12X100X360+60)=65536-625=64911=0DF8H4、如圖所示的開(kāi)環(huán)控制縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，已知齒輪Zi=10,Z2=25,Jzi=1.5X10-3kg.m2,Jz2=6.0X10-3kg.m2;絲桿導(dǎo)

17、程P=18mm,Js=4.0X10-3kg.m2；系統(tǒng)脈沖當(dāng)量6=0.02mm；電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為Ts=8NM,電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=2.8X10-3kg.m2;工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上慣量J工作臺(tái)=3.48x10-4kg.m2。(1)若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式為A-AB-B-BC-C-CA-A，計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z(2)計(jì)算電機(jī)軸上總慣量J(3)當(dāng)外部載荷為零、且不計(jì)摩擦力影響時(shí)，計(jì)算工作臺(tái)最大啟動(dòng)加速度。解：(1) Z=360/cmac為通電方式系數(shù)，取2m為步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)，取3a為步距角a=3606i/p=(360X0.02X25)/(10X18)=1Z=360/cma=360/(2X3X1)=60(2) J=Jd+