课程设计宠物自动喂食机设计

1 课程设计宠物自动喂食机设计书 课程设计的目的： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图， 运用设计资料、标准等。 设计 要求： 体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 定时投放饲料，具有开机自检功能，可以设定开 启关闭时间的长短，适应不同宠物食量的需要 ； 零件图，装配示意图 ； 制系统接口图一张； 2 流减速电机 驱动， 制系统，软件环分，由键盘输入实现开环控制。 份。 （一）、主轴的设计 在宠物自动喂食机上采用直接由电机带动主轴旋转，控制料口的开启和关闭，由于电机选用的是具有自锁功能的直流减速电机，中间不采用减速装置，简化结构设计，使系统的结构尽量的紧凑。所以直接用电机驱动主轴，省去中间的减速环节。 （ 二 ）、 主轴材料 的选择 : 主轴的选用 45 钢， 45钢的加工性能较为理想，材料的价格比较低廉， 但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45 号钢可以淬硬至 6。所以如果需要表面硬度，又希望发挥 45钢优越的机械性能，常将 45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 （ 三 ）、 主轴加工方法 的选择 : 3 由于主轴是间歇回转类零件，不需要长时间的连续运转，所以加工的精度不需要很高，在普通的车床 上既可以加工。又因为主轴的外形相对简单，不需要经常的换刀，所以加工的时间教短。在加工主轴时，需要注意的是径向尺寸的控制，不过通过合理的安排加工工艺可以解决。最后的端部的钻孔是需要控制空之间的距离，所以在单件试制的时候可以不用专用的夹具，在大量生产的时候需要安排专用的夹具，提高生产效率。尤其需要注意的是孔中心的确定，因为是后续安装旋转件的，所以要控制中心的偏差。 （ 四 ）、 主轴 参数计算： 寸的确定： 由设计题目中要求可知： 下料口的孔直径为 机械设计手册 表 轴的直径为 51） 估取 主轴的长度和直径 : i. 1轴用于安装联轴器，故取直径为 5 4 2安装活动挡片，外径 5 3分隔段，直径为 5 4为过度段，直径为 16 v. 5安装旋转件，直径为 40 2） 根据轴向定位的要求确定轴的各段长度 1. 1为安装联轴器为 30. 2为安装活动挡片长度为 60 3. 3为为分隔长度为 10. 4用于安装旋转件长度为 6 5. 5安装旋转件长度为 10 （五）、轴上力的校合 66 5 1、精确校核轴的疲劳强度 1、判断危险截面 由于截面 受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面 2、截面 侧的 M P 截面上的转切应力为 M P 由于轴选用 40质处理，所以 35 ， ， 。 （ 2 15 a）综合系数的计算 由 6.1道因轴肩而形成的理论应力集中为 ， ， （ 2表 3直线插入） 轴的材料敏感系数为 q， q， （ 2图 3 故有效应力集中系数为 (1 (1 查得尺寸系数为 ，扭转尺寸系数为 ， 6 （ 2图 3 2图 3 轴采用磨削加工，表面质量系数为 ， （ 2图 3 轴表面未经强化处理，即 1q ，则综合系数值为 碳钢系数的确定 碳钢的特性系数取为 ， c)、安全系数的计算 轴的疲劳安全系数为 SS 故轴的选用安全。 （六）、行程开关旋转件的设计 7 由示意图可知，两旋转件在旋转时有一个 90 度角的角度差，通过 行程开关输出的信号的不同来分辨料口的开合处于什么样的状态，然后通过单片机系统的处理，输出相应的信号，带动电机的旋转，来控制料口的开合。料口的状态有完全关闭和完全打开两种状态，（ 1）两行程开关都输出信号时，料口处于关闭状态，（ 2）两行程开关有一个闭合输出信号时，料口处于完全打开状态。 （七） 、 减速 电动机的选择： 直流齿轮减速 电动机由于其结构简单，性能可靠，故选择 直流齿轮减速 电动机。 流齿轮减速 电动机产品数据： 用电压 : 转速： 20 外径 :25 总长 :51 伸出轴长 :10 扭力 :1八） 、控制系统设计 1、 系统方案设计构成 本系统包括机械部分和伺服电机控制两部分。根据所给的要求，拟用开环控制结构设计方案，其开环系统结构原理如图 1。 8 单片机 光电 耦合 驱动 执行 机构 具体原理：编写单片机指令，通过扫描键盘输入的数字记录需要转动的角度，然后计算需要输出的脉冲，用软件的方法实现脉冲的输出，然后由光电耦合电路减小外部的干扰，由功率放大电路实现功率的放大，然后接 减速 电动机，通过联轴器把力矩传到 主轴 。 带动料口的开关。 2、单片机的选用 本设计选用 片，片内无 用时必须配置外部的程序存储器 设计选用了 2764 扩展其空间，8031的引脚分 3 大功能： （ 1） I/O 口线 1,3 共 4 个八位口。 9 （ 2）控制口线 外取指控制 )、 址锁存控制）、 外存储器选择）、 位控制）。 （ 3）电源和时钟。 部不带 要外接为外部程 序存储器。又因为 8031 在外接程序存储器或数据存储器时地址的低 8 位信息和数据信息分时送出，故还需要采用一片 74为地址信息。这样，一片 27644图 程序存储器空间与数据存储器空间是相互独立的。用户可最多扩展到 64程序存储器几 64数据存储器，编址为 0000H内 83 根（ 12）。 它由 成。地址锁存器的锁存信号为 序存储器的取地 址消耗为 于程序存储器芯片只有一片，所以其片选端（ 31）直接接地。 8031芯片本身的连接 31必须接地来表明选择外部存储器外，还必须有复位和时钟电路。在此系统中有 ； 74地址锁存器，他是一片三态输出 8D 触发器，当 时三态门导通，输出线上为 8为锁存器的状态。当 10 时输出为高住抗转台。 G=1 时锁存器输出等于 D 端输入， 为锁存器中。 当 8031 在访问外部程序存储器时， 为地址： 为地址和指令字节。在 高电平时， 由 下降沿锁存到地址锁存器中，此时外部程序存储器宣统信号线 通相应的外部。储器；相应的指令字节出现在 7）上，输入到 ， 指令字节读入指令寄存器。 （九） 、程序编写 连线图： 程序设计： =611 影响第 0组的 2,4,6,0H,21H,30H,31H,32H,35H,36H,37H,38H,39H,3 00H ;程序从这里开始 ;主程序 0 ;定时器 0 中断入口 40H ;初始化 5 ;设堆栈 30H,#12H ;存放小时 ,设初值 31H,#00H ;存放分钟 ,设初值 32H,#00H ;存放秒 ,设初值 35H,#06H ;第一个闹钟的小时位 ,设初值 36H,#30H ;第一个闹钟的分钟位 ,设初值 37H,#09H ;第二个闹钟的小时位 ,设初值 38H,#00H ;第二个闹钟的分钟位 ,设初值 39H,#06H ;存放年 311H ;存放月 305H ;存放日 12 300H ;显示缓存 ,第 1， 2 位 300H ;显示缓存 ,第 3， 4 位 300H ;显示缓存 ,第 5， 6 位 00H ;秒闪烁暂存 01H ;闹钟 1 输出位 02H ;闹钟 2 输出位 03H ;按键 2是否有效标致位 04H ;按键 3是否有效标致位 05H ;按键 2是否有效标致位 06H ;闹钟开关标致 0为开1为关 07H ;显示缓存 ,小数点 1 08H ;显示缓存 ,小数点 2 09H ;时钟加减标致位 0为小时 ,1为分钟 0 ;闹钟 1 加减标致位 0为小时 ,1为分钟 0 ;闹钟 2 加减标致位 0为小时 ,1为分钟 13 2 ;设定时次数 50 25 02H ;设定时器 0 工作方式为方式 2 56 ;设初始值 56 ;启动定时器和中断 程序 ;时钟主程序 ;显示 ;按键秒清零 ;是否显示年月日 ;定时器 ;闹钟开关 ;按键有效 ;时钟调整 14 30H ;将暂存的数转成字形 显示 30H 31H ;将暂存的数转成字形 显示 31H 30 ;将暂存的数转成字形 显示 t 07H ;显示小数点 1 08H ;不显示小数点 2 ;显示菜单 1 ;按键加一分钟 ;按键加一小时 ;减一分钟 /一小时 ;日期调整 39H ;将暂存的数转成字形 显示 39H 3 ;将暂存的数转成字形 显示 3 3 ;将暂存的数转成字形 显示 3 07H ;显示小数点 1 08H ;显示小数点 2 15 ;显示菜单 2 ;年份 +1 ;月份 +1 ;+1 日 ;闹钟 1 35H ;将暂存的数转成字形 显示 35H 36H ;将暂存的数转成字形 显示 36H 30 ;将暂存的数转成字形 显示 1 07H ;显示小数点 1 08H ;不显示小数点 2 ;显示菜单 3 ;闹钟 1 分钟 +1 ;闹钟 1 小时 +1 ;闹钟 1 减 1 小时 /1 分钟 16 ;闹钟 2 37H ;将暂存的数转成字形 显示 37H 38H ;将暂存的数转成字形 显示 38H 30 ;将暂存的数转成字形 显示 2 07H ;显示小数点 1 08H ;不显示小数 点 2 ;显示菜单 4 ;闹钟 2 分钟 +1 ;闹钟 2 小时 +1 ;闹钟减 2 小时 /1分钟 断处理 A ;保护现场 17 50 25 00H ;用于秒闪烁 02H ;配合定时器定时一秒 A,32H ;秒位是否为 59 秒，是：秒清零，分钟 +1，判断分钟 . A,#59H, ;否：跳转到秒+1 32H,#00H A,31H ;分钟位同上 A,#59H, 31H,#00H A,30H ; 小时位同上 A,#23H, 30H,#00H 18 1: A,#01 ;秒 +1 A 32H,A 2: A,#01 ;分钟 +1 A 31H,A 3: A,#01 ; 小时 +1 A 30H,A A ;恢复现场 钟显示专用子程序 A,32H ;将暂存的数转成字形 19 A B,#10H ;示秒位 0 A,B 0 A,31H ;将暂存的数 转成字形 A B,#10H ;示分钟位 C,00H ;秒闪烁 20 0 ; 取消显示小 数点 A,B 0 A,30H ;将暂存的数转成字形 A B,#10H ;示小时位 ;显示小数点 0 ;取消显示小数点 A,B 21 0 0 ;延时 1 19H 2 1 H: ;字形转换 A,A+ 0 ;消影 B 09H,92H,82H,00H,90H ;字形 09 07H,06H,8字形 A= ,B=t,C=n,F=F,22 B 30H,31H,28H,31H,30H,31H,30H,31H,31H,30H,31H,30H,31H ;每个月的天数 ,平年 B 30H,31H,29H,31H,30H,31H,30H,31H,31H,30H,31H,30H,31H ;每个月的天数 ,闰年 显示子程序结束 菜单显示子程序 A,3 ;将暂存的数转成字形 A B,#10H ;示 5,6 位 0 A,B 023 A,3 ;将暂存的数转成字形 A B,#10H ;示 3,4 位 C,08H ;是否显示小数点 2 0 ; 取消显示小数点 A,B 0 A,3 ;将暂存的数转成字形 A 24 B,#10H ;示 1,2 位 C,07H ;是否显示小数点 1 0 ; 取消显示小数点 A,B 0 键子程序开始 0 ;秒清零 10111111B 32H,#00H 25 0 ;加一分钟 10111111B 03H ;按键 2 是否有效 B 03H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 03H ;按键 2 是否有效 09H ;时钟加减标致位 A,31H ;分钟 +1 A,#59H, 31H,#00H 21: A,#01 26 A 31H,A 0 ;加一小时 10111111B 04H ;按键 3是否有效 B 04H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 04H ;按键 3是否有效 09H ;时钟加减标致位 A,30H ; 小时 +1 A,#23H,27 30H,#00H 31: A,#01 A 30H,A 0 ;减一分钟 /一小时 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 B 05H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 28 09H, A,31H ;分钟 A,#00H, 31H,#59H 31H,A A,30H ;小时 A,#00H, 30H,#23H 30H,A 进制减法子程序 A,#10H, ;运算范围为 150 29 A,#09H A,#20H, A,#19H A,#30H, A,#29H A,#40H, A,#39H A,#50H, A,#49H A 钟按键 子程序 0 ;闹钟 1 加一分钟 10111111B 130 03H ;按键 2 是否有效 B 03H,B 1 ;这四个为去抖动 0 10111111B 1 03H ;按键 2 是否有效 0 ;时钟加减标致位 A,36H ;分钟 +1 A,#59H, 36H,#00H 1 A,#01 A 36H,A 1 0 ;闹钟 1 加一小时 31 10111111B 1 04H ;按键 3 是否有效 B 04H,B 1 ;这四个为去抖动 0 10111111B 1 04H ;按键 3 是否有效 0 ;时钟加减标致位 A,35H ;小时 +1 A,#23H, 35H,#00H 1 A,#01 A 35H,A 2 2 0 ;闹钟 2 加一分钟 10111111B 2 03H ;按键 2 是否有效 B 03H,B 2 ;这四个为去抖动 0 10111111B 2 03H ;按键 2 是否有效 0 ;时钟加减标致位 A,38H ;分钟 +1 A,#59H, 38H,#00H 2 A,#01 A 38H,A 33 2 0 ;闹钟 2 加一小时 10111111B 2 04H ;按键 3 是否有效 B 04H,B 2 ;这四个为去抖动 0 10111111B 2 04H ;按键 3 是否有效 0 ;时钟加减 标致位 A,37H ;小时 +1 A,#23H, 37H,#00H 2 A,#01 A 34 37H,A 钟1 0 ;减一分钟 /一小时 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 B 05H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 0 A,36H ;分钟 A,#00H, 36H,#59H 35 36H,A A,35H ;小时 A,#00H, 35H,#23H 35H,A 钟2 0 ;减一分钟 /一小时 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 B 05H,36 ;这四个为去抖动 0 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 0 A,38H ;分钟 A,#00H, 38H,#59H 38H,A A,37H ;小时 A,#00H, 37H,#23H 37H,A 37 ; 钟 开 关1 0 ;闹钟开关 10111111B 1 05H ;按键 2 是否有效 B 05H,B 1 05H ;按键 2 是否有效 06H ;闹钟开关 06H, 2 30 ;将暂存的数转成字形 显示0N 30 ;将暂存的数转成字形 显示 30 ;将暂存的数转成字形 显示 38 07H ;不显示小数点 1 08H ;不显示小数点 2 100 1 1 1 2 30 ;将暂存的数转成字形 显示 30 ;将暂存的数转成字形 显示 F 30 ;将暂存的数转成字形 显示 07H ;不显示小数点 1 08H ;不显示小数点 2 100 2 239 示年月日按键子程序 0 10111111B 5 39H ;将暂存 的数转成字形 显示 39H 3 ;将暂存的数转成字形 显示 3 3 ;将暂存的数转成字形 显示 3 07H ;显示小数点 1 08H ;显示小数点 2 100 0 0 ;年份加 1 10111111B 04H ;按键 3 是否有效 B 04H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 04H ;按键 3 是否有效 A,39H ;年份 +1 A,#50H, 39H,#01H A,#01 A 39H,A 41 ; 0 ;月份加 1 10111111B 03H ;按键 2 是否有效 B 03H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 03H ;按键 3 是否有效 A,3 ;月份 +1 A,#12H, 301H ;年份 +1 A,#01 A 42 3 0 ;加 1 日 10111111B 05H ;按键 1 是否有效 B 05H,B ;这四个为去抖动 0 10111111B 05H ;按键 3 是否有效 A,39H ;判断是否是闰年 B,#04H 43 A,B ;平年 ;闰年 A,3 ;用月份查表 A,A+ B,A A,3 ;+1 日 A,B, 301H ;月份 +1 A,#32H, 301H A,#01 A 3 44 闹钟子程序 A,35H ;判断 30H 单元和 35H 单元是否相等 A,30H, ;是 :判断 316