目录
一、 概述??????????????????3 二、 设计要求??????????????????3 三、 选题目的??????????????????3 四、 方案论证??????????????????4 五、 电路分析??????????????????5
1. 变压电源?????????????????5 2. 油压、油温感测及放大电路?????????6 3. A/D转换?????????????????6 4. 单片机??????????????????7 5. 外接键盘?????????????????8 6. 报警系统?????????????????9 六、 LED显示电路????????????????10 七、 原理图??????????????????? 10 八．课程设计心得体会???????????????? 11 九．参考文献???????????????????? 11
一、选题背景
机电一体化课程设计作为机械电子专业的实践教学环节,考察学生综合运用所学
专业知识进行分析问题和解决问题的能力.科学合理地安排课程设计的内容.使学生即能在有限的时间内掌机电一体化设备的设计过程,培养学生的工程设计能力和解决实际问题能力,又能训练学生抓住问题的主要矛盾有针对性的加以深入的研究是课程设计成功与否的关键所在.本文针对课程设计教学过程中实际遇到的问题,探索机电一体化课程设计的内容设置,通过了解液压油油温过高的危害： ①液压油黏度、容积效率和液压系统工作效率均下降，泄漏增加，甚至使机械设备无法正常工作。②液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，同时，使润滑油膜变薄、机械磨损增加，结果造成泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。③加速橡胶密封件老化变质，寿命缩短，甚至丧失其密封性能，使液压系统严重泄漏。④油液汽化、水分蒸发，容易使液压元件产生穴蚀；油液氧化形成胶状沉积物，易堵塞滤油器和液压阀内的小孔，使液压系统不能正常工作。因此，液压油油温过高会严重影响机器的正常使用、降低液压元件的使用寿命，并增加工程机械的维修成本。设计完成后对于以后教学质量具有重要意义.
二、设计要求
要求设计一个基于单片机的液压系统压力和油温的检测系统。其中主要数据要求为压力≤15MPa，温度≤80℃。
三、概述
当代数学信号处理的发展趋势之一是在通用的硬件上借助软件实现复杂的功能，伴随对软件依赖性的增加，软件的开发成本也相应提高，甚至出现赶超硬件投入的趋势。
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。也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、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，也就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。
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。在新的历史背景下，同时因也是个知识爆炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。
而这次课程设计，一方面让我们从理论到实践的一个联系，另一方面也是温习和巩固所学的专业知识特别是单片机方面的知识，对于单片机系统能够从整体上认识和把握，能够从整体的高度上根据实际需求设计出有效的系统。接触和学习一种相当有效的电路设计软件PROTEL99，熟悉和了解基本的操作，能够根据设计需求独立设计和布局出合理的电路原理图（SCH）和电路板图（PCB）。系统化针对实际问题的解决和设计思路，掌握独立解决问题的方法，为即将面临的社会实践打好基础，都是非常必要的。
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四、方案论证
方案一：采用纯硬件的闭环控制系统。该控制的优点在于速度较快，但可靠性较差，控制精度比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装都不方便，且要实现题目所有的要求难度较大。
方案二：采用单片机与高精度传感器结合的方式，即用单片机完成人机界面，系统控制，信号分析处理，由前端温度传感器和压力传感器完成信号的采集与转换。这种方案克服了方案一的缺点，所以本次设计是基于单片机和温度、压力传感器实现对温度和压力的控制。 系统整体框图如下：
压 力 传 感 器 滤波及信号放大 A/D 转换 按键输入 感电源电路 8051 显示 滤波及A/D 温 信号放转换 度 大 传 感 器 看门狗电路
检测系统方案框图
报警器
系统工作原理
本系统设计是基于8051的液压系统中油压和油温的检测。若系统采用纯硬件的闭环控制系统。控制精度比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装都不方便。采用单片机与高精度传感器结合的方式，即用单片机完成人机界面，系统控制，信号分析处理。由前端温度传感器和压力传感器完成信号的采集并进行AD转换，将温度传感器及压力传感器所获得的信号，传输到单片机。单片机将所获得的信号进行处理，
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通过与程序中的温度、压力的安全值进行比较，若在安全值范围之内则无需进行报警，只需对所测得的值进行实时显示。若检测出来的值超过安全值则单片机控制报警电路进行报警。同时按键输入电路可以用于设定单片机中液压和油温的最大值。这种控制电路能避免纯硬件控制电路的所有缺点。
对于油压检测部分采用外接应变式压力传感器。采到的差动信号经后经过运算放大电路输入到ADC0809，经过A/D转换后送入单片机进行数据存储和运算，再经过LED显示出来。对于油温检测部分采用K型热电偶，经过滤波放大后输入到ADC0809进行A/D转换，转换得到的数据送入单片机进行运算和存储，然后经过LED显示出来。系统拥有键盘输入部分，用来设定系统允许的油压和油温的最大值。在本系统中设计了报警电路。当检测到的油压和油温超过系统设定值时，单片机输出报警信号，此信号经过三极管放大后驱动扬声器进行报警。
五、 电路分析 1、变压电源
由于电路电压为6v，故需把220V交流变成低压直流，由四个组成部分:降压—整流—滤波—稳压。μFKΩ将220V交流电转换为低压直流的常规方法是采用变压器降压后再整流滤波，但是当产品受体积和成本等因素的限制时，最简单实用的方法就是采用电容降压方式。电路原理：电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，VD2为半波整流二极管，VD1在市电的负半周时给C1提供放电回路，VD3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时,可采用图3所示的桥式整流电路。 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波
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动,这是因为此类电源内阻很大的缘故所致,故不适合大电流供电的应用场合。整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，
这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。
2.为保证C1可靠工作,其耐压选择应大于两倍的电源电压。
3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。
2、油压、油温感测及放大电路
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机械制造技术课程设计任务书
