机电一体化1-5作业解答

1、第一章作业解答 1、机电一体化系统包括那些关键技术？机电一体化系统发展趋势是什么? 答：机电一体化系统包括的关键技术有： 机械技术，检测与传感技术，计算机与信息处理技术，自动控制技术，伺服驱动技术，系统总体技术。机电一体化系统发展趋势是：1）智能化。模拟人类智慧，具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。2）网络化。利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。3）微型化。4）系统化、复合集成化。2、试列举10种常见的机电一体化产品，并对其中一种分析其所构成的5大要素。 常见的机电一体化产品有：数控机床，机器人，全自动洗衣机，傻瓜照相机，自动物料搬运机，自动取款机，自动售货机，智能水表，电子调速器，智

2、能冰箱等。（一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品，因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。）第二章作业解答1、机电一体化系统对机械部分的要求是什么？ 答：机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求：1）高精度；2）快速响应性，即，机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短；3）稳定性要好。 2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙？答：机电一体化系统对机械部分的要求是必须具备高精度，以满足自动控制的需要。消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响？采用什么办法消除它？答：滚珠丝杠副轴向间隙影响反

3、向传动精度。消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有：1）采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。具体措施有：垫片调隙，螺纹预紧调隙，齿差预紧调隙等方式。2）采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。4、导向机构的作用是什么？滑动导轨、滚动导轨各有何特点？答：导向机构是起支承、导向作用，并准确地完成特定方向的运动。滑动导轨的特点有：摩擦系大，定位精度差（受摩擦力及温升影响），不能预紧刚度一般，磨损大，结构较简单，稳定性较好。滑动导轨的特点有：摩擦系数小，定位精度高（因摩擦力小），可以预紧刚度好，磨损小寿命长。5、机电一体化系统为什么常采用无键胀紧连接传动？无键胀紧连接传

4、动有何特点？答：无键胀紧连接传动的特点有：1）摩擦传动，具有过载保护功能；2）联接精度高，无间隙；3）联接角度位置可调。机电一体化机械传动机构要求精度高无间隙连接，由于无键胀紧连接具备上述特点，所以机电一体化系统常采用无键胀紧连接传动。第三章作业解答一、在机电一体化产品中，89C51通过并行口连接PP40打印机，画出接口电路，并编写程序，打印字符串“LASER PP40”解：接口电路如右图所示. 打印机地址为: 01111111 11111111=7FFFH若要打印字符串“LASER PP40”，程序如下： MOV DPTR，#7FFFH ； DPTR为16位数据指针寄存器 MOV R1 ，#

5、0AH； R1中存字符数，10个字符 MOV R0，#01H ； 指向第一个字符LPA：MOV A，R0 ADD A，#08H ； #08H为偏移量 MOVC A，A+PC ; LPB: B P3.3, LPB ; 打印机忙? ( 3字节) MOVX DPTR, A ; A中数据送DPTR所存地址处(打印机) (1.) INC R0 ; RO中内容加1 (1字节) DJNZ R1, LPA ; R1中内容减1,不为零转LPA (2字节) RET (1字节)DB 4CH, 41H, 53H, 45H, 52H, 00H, 50H, 50H, 34H, 30H L A S E R 空格 P P 4

6、 0二、编写智能电饭锅“2小时汤”及“保温”子程序。解：1、2小时汤子程序（根据煮饭子程序修改）ORG 1600H (1500H) MOV 51H，#00H ；计时单元清零LP1： CLR P3.4 ；加热器接通MOV DPTR，#7FF8H ；模拟输入口IN0地址（011111111000）送到16位地址存储器MOVX DPTR，A ；启动A/D转换WT： JNB P3.5，WT ；若转换未完成则等待MOVX A，DPTR ；转换结果送AMOV B，K ；标定系数K送存储器BMUL AB ；A乘B，积的高8位在B中，低8位在A中MOV 50H，A ；结果送50H单元（假定乘积小于256）CL

7、R CCJNE A，#64H，LP11 ；温度等于100？A#64H ，C=0；A<#64H，C=1AJMP LP2LP11：JC LP1LP2： INC 51H ；计时单元加1SETB P3.4 ；加热器断开LCALL YS30 (YS20) ；调用延30(20)秒时子程序 煮饭：通/断=1/2；煮汤：通/断=1/3CLR P3.4 ；加热器接通LCALL YS10 ；调用延时10秒子程序，40秒为一个通断周期（可以是其它值）MOV A，51HCJNE A，#0B4H（ #3CH），LP2 ；A= #0B4H=180？（180×40/60=120分钟）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、保温子程序（1）精确控温（根据煮饭子程序修改）ORG 1800H (1500H) MOV 51H，#00H ；计时单元清零L

9、P1： CLR P3.4 ；加热器接通MOV DPTR，#7FF8H ； MOVX DPTR，A ；启动A/D转换WT： JNB P3.5，WT ；若转换未完成则等待MOVX A，DPTR ；转换结果送AMOV B，K ；标定系数K送存储器BMUL AB ；A乘B，积的高8位在B中，低8位在A中MOV 50H，A ；结果送50H单元（假定乘积小于256）CLR CCJNE A，#32H （#64H），LP11 ；温度等于50（100）？AJMP LP2LP11：JC LP1LP2：SETB P3.4 ；加热器断开LCALL YS20 ；调用延时20秒子程序，AJMP LP1后面的程序删除（2）

10、模糊控温ORG 1800HLP1：SETB P3.4 ；加热器断开LCALL YS50 ；调用延时50秒子程序CLR P3.4 ；加热器接通LCALL YS10 ；调用延时10秒子程序，通/断=1/5AJMP LP1该程序会导致冬天与夏天的温度不一样。三、利用8051的T0定时中断计数器在端口线P1.0处产生周期为40ms的方波序列，编写T0中断程序（设 fosc=6MHz)。 提示：TX=216 - N N=f·t（t=40/2(ms)=0.02s f= fosc/12) TX定时常数 N半个周期内的计数值解：1、计算定时常数 TX=216N=216- f·t=65536

11、-6×106÷12×0.02=55536=D8F0H2、T0中断程序程序如下：ORG 1000 H PUSH PSW ；保护现场PUSH ACCPUSH BPUSH DPLPUSH DPHCLR TR0 ；关定时器MOV TL0，#0F0H ；重装时间常数MOV TH0，#0D8HSETB TR0 ；启动定时器MOV A，P1CPL A ; A取反ANL A，#01H ；屏蔽高7位,01H=00000001CJNE A，#00H，LP1CLR P1.0 ;方波低电平AJMP LP2LP1: SETB P1.0 ；方波高电平LP2：POP DPH ；恢复现场 POP

12、 DPL POP B POP ACC POP PSW RETI说明：未采用题目中所提示的奇偶标志编程。第四章作业解答1、测量温度通常采用哪些传感器？各有何特点？答：通常采用通常采用热电偶和热电阻测量温度。 热电偶结构简单，测量温度高，尺寸小，响应快。热电阻输出信号大，测温范围较热电偶小。2、解释什么是精度、灵敏度、分辩率、线性、重复性，是否精度高灵敏度就一定高？ 答：精度是指检测系统的输出与被测量之间的对应程度。 灵敏度高意味着被测量有微小的变化时，传感器的输出有较大的变化。分辩率是指可辨别的最小量（单位）。线性是指有效量程范围内输入与输出成比例的关系。重复性是指对于同一被测量反复测量结果的一

13、致性。精度高灵敏度不一定就高，两者之间没有必然的联系。3、什么是滑动平均滤波?有什么特点？ 答：将采样数据按时间顺序排列，每次将最新的N个数取平均值，每采样一次取一次平均值。特点：速度快，实时性好，对周期性干扰具有良好的抑制作用。4、分别写出测量位移流量温度压力的传感器生产厂家的名称、网址及联系电话(每种传感器不少于两家，上网查询) 。自己上网查，无参考答案。 5、检测某种车轮的径向跳动，跳动公差值为1. 0 mm，允许测量误差为+0. 01 mm，接触式测量，要求信号不经放大可直接接入ADC0809A/D转换器（ ADC0809A/D转换器输入量程05V），选用适合的传感器（写出传感器型号，

14、生产厂家名称，主要技术参数，及主要外形尺寸)。答：传感器型号：根据要求选定生产厂家名称：选定主要外形尺寸：跟型号有关，必须给出直径和长度或长宽高；主要技术参数根据所选定的传感器型号查得，要满足如下要求：量程范围：±1（要求比测量值1.0mm大，留有余地，但又不能大的太多）精 度： 高于或等于0.5级 （如果选取0.5级精度，最大误差是传感器量程范围（2mm）百分之零点五，即0.01mm，占允许测量误差为+0. 01 mm（0.02mm）的百分之五十）。 传感器输出： 05V（要求与ADC0809A/D转换器量程05V协调一致） 其它要求，如温度要求等。第五章作业解答 1、数控机床伺服

15、进给系统中，为何常采用滚动导轨、滚动丝杆螺母副机构？为何采用齿轮传动间隙消除机构？为何要进行惯量匹配计算? 答：数控机床伺服进给系统要求机械传动导向机构有较高的精度较快速响应速度。滚动导轨及滚动丝杆螺母副机构摩擦系数小，可以提高系统的响应速度。还可以通过预紧得到较高的刚度及精度。较高的刚度及较小的摩擦系数可以减小工作台启动和反向时所产生的死区误差。 数控机床伺服进给系统中采用齿轮传动间隙消除机构是为了保证双向传动精度，消除死区误差。 数控机床伺服进给系统中进行惯量匹配计算是为了更好的兼顾系统的动态特性和经济性，Jd/Jm太大时系统的动态特性取决于负载特性，使系统的综合性能变差；JdJm太小，经

16、济性差。2、什么是步进电机脉冲分配器 ?软件脉冲分配器与硬件脉冲分配器有何区别？ 答：按一定规律将指令脉冲分配给步进电机各绕组的器件称脉冲分配器。脉冲分配器有硬件与软件之分。软件脉冲分配器是用计算机程序实现脉冲分配。硬件脉冲分配器大多作成集成芯片，由硬件（芯片）本身实现脉冲分配。 3、采用MCS-51系列单片机控制步进电机运行速度。已知步进电机步距角=0.75º，单片机晶振频率fosc=6M。采用T0定时中断16位计数器定时工作模式，试计算当电动机转速n=100rmin时，定时器的定时常数TX。 解：定时常数 TX=216-N （1） N为一个步距定时计数器计数的个数 N=ft （2

17、） f为计数器计数频率，t为一个步距所用时间 f=fosc/12 t=路程/速度 = /n =0.75/(100×360÷60) 速度单位化为：度/每秒 将f、 t代入（2）式求得N ,将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、如图所示的开环控制纵向进给传动系统，已知齿轮Z110，Z225，JZ1=1.5×10-3kg.m2, JZ2=6.0&#

18、215;10-3kg.m2； 丝杆导程P18mm，JS=4.0×10-3kg.m2；系统脉冲当量=0.02mm；电机最大静转矩为TS=8N·M，电机轴转动惯量Jm=2.8×10-3kg.m2；工作台质量折算到电机轴上惯量J工作台=3.48×10-4kg.m2。（1）若步进电动机的通电方式为AABBBCCCAA，计算电动机转子齿数Z (2)计算电机轴上总惯量J (3)当外部载荷为零、且不计摩擦力影响时，计算工作台最大启动加速度。 解：（1）Z=360/cm c为通电方式系数，取2 m为步进电机的相数,取3 为步距角 =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工作台=1.5×10-3+(6.0×10-3+4.0