機(jī)電一體化1-5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。3）微型化。4）系統(tǒng)化、復(fù)合集成化。2、試列舉10種常見的機(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

2、能冰箱等。（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

3、向傳動(dòng)精度。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)緊以消除間隙。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?；瑒?dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)有：摩擦系數(shù)小，定位精度高（因摩擦力?。?，可以預(yù)緊剛度好，磨損小壽命長。5、機(jī)電一體化系統(tǒng)為什么常采用無鍵脹緊連接傳動(dòng)？無鍵脹緊連接傳

4、動(dòng)有何特點(diǎn)？答：無鍵脹緊連接傳動(dòng)的特點(diǎn)有：1）摩擦傳動(dòng)，具有過載保護(hù)功能；2）聯(lián)接精度高，無間隙；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)要求精度高無間隙連接，由于無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通過并行口連接PP40打印機(jī)，畫出接口電路，并編寫程序，打印字符串“LASER PP40”解：接口電路如右圖所示. 打印機(jī)地址為: 01111111 11111111=7FFFH若要打印字符串“LASER PP40”，程序如下： MOV DPTR，#7FFFH ； DPTR為16位數(shù)據(jù)指針寄存器 MOV R1 ，#

5、0AH； R1中存字符數(shù)，10個(gè)字符 MOV R0，#01H ； 指向第一個(gè)字符LPA：MOV A，R0 ADD A，#08H ； #08H為偏移量 MOVC A，A+PC ; LPB: B P3.3, LPB ; 打印機(jī)忙? ( 3字節(jié)) MOVX DPTR, A ; A中數(shù)據(jù)送DPTR所存地址處(打印機(jī)) (1.) INC R0 ; RO中內(nèi)容加1 (1字節(jié)) DJNZ R1, LPA ; R1中內(nèi)容減1,不為零轉(zhuǎn)LPA (2字節(jié)) RET (1字節(jié))DB 4CH, 41H, 53H, 45H, 52H, 00H, 50H, 50H, 34H, 30H L A S E R 空格 P P 4

6、 0二、編寫智能電飯鍋“2小時(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）ORG 1600H (1500H) MOV 51H，#00H ；計(jì)時(shí)單元清零LP1： CLR P3.4 ；加熱器接通MOV DPTR，#7FF8H ；模擬輸入口IN0地址（011111111000）送到16位地址存儲(chǔ)器MOVX DPTR，A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換WT： JNB P3.5，WT ；若轉(zhuǎn)換未完成則等待MOVX A，DPTR ；轉(zhuǎn)換結(jié)果送AMOV B，K ；標(biāo)定系數(shù)K送存儲(chǔ)器BMUL AB ；A乘B，積的高8位在B中，低8位在A中MOV 50H，A ；結(jié)果送50H單元（假定乘積小于256）CL

7、R CCJNE A，#64H，LP11 ；溫度等于100？A#64H ，C=0；A<#64H，C=1AJMP LP2LP11：JC LP1LP2： INC 51H ；計(jì)時(shí)單元加1SETB P3.4 ；加熱器斷開LCALL YS30 (YS20) ；調(diào)用延30(20)秒時(shí)子程序 煮飯：通/斷=1/2；煮湯：通/斷=1/3CLR P3.4 ；加熱器接通LCALL YS10 ；調(diào)用延時(shí)10秒子程序，40秒為一個(gè)通斷周期（可以是其它值）MOV A，51HCJNE A，#0B4H（ #3CH），LP2 ；A= #0B4H=180？（180×40/60=120分鐘）RETYS30(20)：

8、MOV R2，#96H （#64H） ；R2=150（100）YS1： MOV R3，#0C8H ；R3=200YS2： MOV R4，#0FAH ；R4=250YS3： DJNZ R4，YS3DJNZ R3，YS2DJNZ R2，YS1RETYS10：MOV R2，#32H ；R2=50YS1： MOV R3，#0C8H ；R3=200YS2： MOV R4，#0FAH ；R4=250YS3： DJNZ R4，YS3DJNZ R3，YS2DJNZ R2，YS1RET2、保溫子程序（1）精確控溫（根據(jù)煮飯子程序修改）ORG 1800H (1500H) MOV 51H，#00H ；計(jì)時(shí)單元清零L

9、P1： CLR P3.4 ；加熱器接通MOV DPTR，#7FF8H ； MOVX DPTR，A ；啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換WT： JNB P3.5，WT ；若轉(zhuǎn)換未完成則等待MOVX A，DPTR ；轉(zhuǎn)換結(jié)果送AMOV B，K ；標(biāo)定系數(shù)K送存儲(chǔ)器BMUL AB ；A乘B，積的高8位在B中，低8位在A中MOV 50H，A ；結(jié)果送50H單元（假定乘積小于256）CLR CCJNE A，#32H （#64H），LP11 ；溫度等于50（100）？AJMP LP2LP11：JC LP1LP2：SETB P3.4 ；加熱器斷開LCALL YS20 ；調(diào)用延時(shí)20秒子程序，AJMP LP1后面的程序刪除（2）

10、模糊控溫ORG 1800HLP1：SETB P3.4 ；加熱器斷開LCALL YS50 ；調(diào)用延時(shí)50秒子程序CLR P3.4 ；加熱器接通LCALL YS10 ；調(diào)用延時(shí)10秒子程序，通/斷=1/5AJMP LP1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)器在端口線P1.0處產(chǎn)生周期為40ms的方波序列，編寫T0中斷程序（設(shè) fosc=6MHz)。 提示：TX=216 - N N=f·t（t=40/2(ms)=0.02s f= 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=216N=216- f·t=65536

11、-6×106÷12×0.02=55536=D8F0H2、T0中斷程序程序如下：ORG 1000 H PUSH PSW ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSH ACCPUSH BPUSH DPLPUSH DPHCLR TR0 ；關(guān)定時(shí)器MOV TL0，#0F0H ；重裝時(shí)間常數(shù)MOV TH0，#0D8HSETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器MOV A，P1CPL A ; A取反ANL A，#01H ；屏蔽高7位,01H=00000001CJNE A，#00H，LP1CLR P1.0 ;方波低電平AJMP LP2LP1: SETB P1.0 ；方波高電平LP2：POP DPH ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP

12、 DPL POP B POP ACC POP PSW RETI說明：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

13、致性。精度高靈敏度不一定就高，兩者之間沒有必然的聯(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. 0 mm，允許測(cè)量誤差為+0. 01 mm，接觸式測(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（寫出傳感器型號(hào)，

14、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)，必須給出直徑和長度或長寬高；主要技術(shù)參數(shù)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：±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. 01 mm（0.02mm）的百分之五十）。 傳感器輸出： 05V（要求與ADC0809A/D轉(zhuǎn)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

15、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；JdJm太小，經(jīng)

16、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=0.75º，單片機(jī)晶振頻率fosc=6M。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=100rmin時(shí)，定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)TX。 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=ft （2

17、） 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 f=fosc/12 t=路程/速度 = /n =0.75/(100×360÷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- ft= 216- fosc/ 12 n = 216 - （6×106×0.75）/（12×100×360÷60） =65536-625=64911=0DF8H4、如圖所示的開環(huán)控制縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，已知齒輪Z110，Z225，JZ1=1.5×10-3kg.m2, JZ2=6.0&#

18、215;10-3kg.m2； 絲桿導(dǎo)程P18mm，JS=4.0×10-3kg.m2；系統(tǒng)脈沖當(dāng)量=0.02mm；電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩為TS=8N·M，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=2.8×10-3kg.m2；工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上慣量J工作臺(tái)=3.48×10-4kg.m2。（1）若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式為AABBBCCCAA，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/cm c為通電方式系數(shù)，取2 m為步進(jìn)電機(jī)的相數(shù),取3 為步距角 =360i / p = (360×0.02×25)/(10×18)=1° Z=360/cm=360/(2×3×1)=60 （2）J=Jd+Jm Jd = JZ1+( JZ2+ JS)/ i2+J工作臺(tái)=1.5×10-3+(6.0×10-3+4.0