单片机与传感器应用毕业论文设计

1、黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文 学号：你的学号题目：请更换成你论文的题目学生姓名： 所学专业： 机电一体化 指导教师： 谭庆吉 研究方向：单片机与传感器应用 黑龙江农垦科技职业学院年 月 日1黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文（设计）申请表学生姓名学 号所学专业所在系部毕业论文（设计）编号：题目：系部审批： 年 月 日黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文（设计）任务书论文题目仓库温湿度检测系统设计毕业论文（设计）的要求：主要参考资料：1刘志强，罗庆生一种智能化温度检测系统的设计j中国测试技术，2003，29(3)：95-982高光天传感器与信号调理器件应用技

2、术m北京：科学技术出版社，2002，84-85 3j.kramar，j.jun . the moleeular measuring maehine. proceedings of the 1998 international confereneeon meehatronie teehnology，1998，page :4774874阳成军用单总线器件组建温湿度测控系统硬件设计j传感器世界2004(2)：38-39学 生 年 月 日指导教师 年 月 日摘 要 机电一体化是一种复合技术，是机械技术与微技术、信息技术互相渗透的产物，随着科技的进步，机电技术的发展必然走向电子化，这也是科学技术发展的必

3、然结果，尤其是电子信息时代的来临，我国机电人员将电子信息技术充分地与机电技术相整合，改革了原有的机电技术，成就了现今的机电一体化技术。机电一体化技术的发展促进了工业生产向着机械自动化的方向迈进，同时也间接地促进了我国经济的发展。本文主要针对机电一体化技术的发展现状和应用进行探讨，进而根据科技与社会的发展预测以下机电一体化技术的发展趋势。【关键词】:机电一体化技术；现状；发展趋势目 录摘 要i目 录ii第1章 绪 论1第2章 机电一体化概要与应用5 2.1 机电体化概要5 2.2 机电一体化的发展历史5 2.3 机电体化的发展现状5 2.4 机电体化的应用5 2.4.1 在现代机械制造业中的应用

4、6 2.4.2 在自动机械与自动生产线中的应用7 2.4.3 现场总线技术(fbt)7 2.4.4 交流传动技术8 2.4.5 开放式控制系统(0cs)92.4.6 分布式控制系统(dcs)9第3章 机电体化的发展趋势93.1. 机电体化的发展趋势93.1.1 智能化103.1.2 数字化113.1.3 网络化113.1.4 微型化123.1.5 人性化123.1.6 集成化123.1.7 带源化123.1.8 绿色化13 4.6 小结28结 论29谢 辞30参考文献31第1章 绪 论 机电一体化又称机械电子学，英语称为mechatronics，机电一体化最早出现在1971年日本杂志机械设计的

5、副刊上，随着机电一体化技术的快速发展，机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，他的发展使冷冰冰的机器有了人性化，智能化。随着科学技术的飞速发展，机电一体化技术已经成为当今工业科技的重要组成部分。机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术，微电子技术自动控制技术、计算机技术，信邑技术，传感栅4控技术，电力电子技术、接口技米、信息变换技束以蔑软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标合理配置与面局各功能单元，在多功能，高质量、高可靠性低能耗的意义上实现

6、特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。第 2 章 机电体化概要与应用 2.1 机电体化概要机电一体化发展已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。机电一体化是从系统的观点出发，综台运用机械技来微电子技术。自动控制技术，计算机技术信息技术、传感测控技术，电力电子技术、接口技术，信息变换技术以厦软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能，高质置，高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工辑技米。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此机电一体化涵盖技术

7、和。产品!两个方面。只是，机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术，而不是机械技米，微电子技术以菔其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术有纯技术发展到机械电气化，仍属传统机械，其主要功能依然是代替和放大的体力。但是发展到机电一体化后，其中的锾电子装置除可取代某学机械部件的原有功能外，还能赋予许多新的功能，如自动检测自动处理信息，自动显示记录自动调节与控制自动诊断与保护等。即机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的眼神，具有智能化的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。2.2 机电一体化

8、的发展历史2o世纪6o年代以来人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能后刺激了机械产品与电子技术的结合，再后来计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展更进一步奠定了技术基础 大约到20世纪8o年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认：机电一体化技术和产品得到了极大发展：各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的关注和支持：2o世纪9o年代后期开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入了机电一体化微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支；另一方面对机电一体化系统的建模设计

9、、分析和集成方法机电一体化的学科体系和发展趋势都进行了深入研究。我国是从20世纪8o年代初才开始在这方面研究和应用。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作取得了一定成果，但与欧美、日本等先进国家相比仍有相当差距机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合。它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科随着科学技术的不但发展还将被赋予新的内容。2.3 机电体化的发展现状机电一体化的发展大体可以分为三个阶段。第一阶段（又称初级阶段）是20世纪60年代以前，这一时期人们不自觉的利用电子技术

10、并使之得到比较广泛的承认。第二阶段，机电一体化技术和产品得到了大发展。第三阶段，各国均开始极大关注和支持机电一体化技术和产品。1989年再日本东京召开的第一届国际先进机电一体化学术会议，是机电一体化纵向深发展的标志，各国政府也开始有计划的推动和发展机电一体化技术和产品。目前，日本和美国在机电一体化产品开发和应用方面处于世界领先地位。美国商务部曾发表过一份关于日本机电一体化的研究报告，对日美两国机电一体化技术的基础研究、超前开发与形成产品等三方面进行了比较，结论是除机器视觉与软件外，日本的基础研究与美国是可以比拟的。当前，他们都将智能传感器、计算机芯片制造技术、具有触觉和人机对话功能的人工智能工

11、业机器人、柔性制造系统等列为高技术领域的重大研究课题，并投入大量资金支持发展相关技术。20世纪90年代后期，机电一体化进入了深入发展时期。光学、通信技术、微细加工技术等进入了机电一体化，出现了光机电一体化和微机电一体化的新分支。同时对机电一体化系统的建模设计、分析和集成方法，以及学科体系和发展趋势都进行了深入的研究。人工智能技术、神经网络技术及光纤技术也为机电一体化技术开辟了广阔的发展天地因此，机电一体化产品得以迅猛发展，主要表现在以下4个方面：（1） 机电一体化产品几乎遍及所有的制造领域。在工业发达的国家，数控机床占机床总数的30%40%。工业机器人正向智能化和智能系统的方向发展，数量在未来

12、十年将以25%3%的速度增长。智能机器人将逐步进入办公室、管理、娱乐、家庭等各个领域。（2） 机电一体化从单机向整个制造业得集成化过渡。计算机集成制造系统（cims）是当今世界制造业发展的总趋势，它打破原有部门之间的界线以制造为基干来控制“物流”和“信息流”，实现从经营决策、产品开发、生产准备、生产实验到生产经营管理的有机结合。cims的实现是全局动态的最优综合。（3） 激光技术进入机电一体化领域。光机电一体化是激光技术与机械、电子技术相结合，不仅大大扩展了机电一体化的应用领域，而且使一些行业出现重大变革，是当今信息业与制造业的最佳结合点。（4） 微细加工技术与设备发展迅猛。微电子技术及其产业

13、的高速发展，带动了大量高新技术的兴起，微细加工技术和装备不仅支持了电子产业的发展，而且对微机械的诞生和发展也起了决定性的作用。我国是从20世纪80年代初才开始在这方面研究和应用。经过十多年的发展取得了重大进展，但从总体上看离国民经济对先进技术的要求还有相当距离。与发达的工业国家相比主要存在以下几个问题：一是产品质量不稳定，产品水平低二是科技基础薄弱自主开发能力差，发展后劲不足，某些技术领域与国际差距有拉大的趋势-三是技术进步体现不够，高水平产品比重小，技术进步对经济增长的贡献较低。2.4 机电体化的应用各类科技学科发展爱相互掺透，促使了机电一体化技术和产品在各行业部门的飞速发展。在机械制造业中

14、的数控机床，工业机器人的应用，轻纺工业办公机械以殛通信方面的一体化产品更是层出不穷。自动化主体仓库是机电一体他技术用于仓库管理的典型产品。在位器使表、医疗器皱工业流程管理与控制等方面机电一体化应用和发展都十分迅速。4.1在现代机械制造业中的应用现代制造业集成了现代科学技术的发展， 充分利用电子计算机技术，使制造技术提高到新的高度。近年来，制造工程领域的新技术相继产生，如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。在机电一体化系统制造过程中，经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术， 同时采用人工智能与专家系统等， 形成新一代机械制造技术。4.2在自动机械与

15、自动生产线中的应用在生产和生活中广泛使用的各种自动机械、自动生产线及各种自动化设备，是当前机电一体化技术应用的又具体体现。这些自动机械或生产线中广泛应用了现代电子技术与传感技术，如可编程序控制器、变频调速器、人机界面控制装置与光电控制系统等.4.3. 现场总线技术(fbt)现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术，能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。4.4.交流传动技术随着电力电子技术和微电子技术的发展， 交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优

16、越性， 电气传动技术在不久的将来会由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展使复杂的矢量控制技术实用化得以实现， 交流调速系统的调速性能已达到甚至超过了直流调速水平。目前，大容量电机或中小容量电机都可以使用同步或异步电机实现可逆平滑调速。4.5.开放式控制系统(0cs)开放 意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持， 按此标准设计的系统可以实现不同厂家产品的兼容、互换和资源共享。4.6.分布式控制系统(dcs)分布式控制系统用一台中央计算机指挥若干台面，向控制的现场测控计算机和智能控制单元， 利用计算机对生产过程进行集中监第 3章 机电体化的发展趋势 3.1 机电体化的发展趋势机电一体化是指

17、以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门综合技术学科,而机电一体化产品是在机械产品的基础上,采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合,它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。有些机电一体化机械可两用,有的在性能上更是多用途的,尤其是微传感器和执行器技术的发展,和半导体技术以光刻为基础的方法和传统机电一体化微型化方法的结合,开创了以精密工程

18、和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电一体化”。正因电子技术的快速发展,进而带动了机电一体化技术的发展,科技的进步更是依赖于其发展,因此其未来的发展对科技的进步起着至关重要的作用。进入2 l世纪，在机电一体化技术的发展方向中，最主要的是：智能化，数字化、网络化，微型化，绿色化，下文对此略加探讨：3.1.1智能化智能化是2l世纪机电一体化技术发展的1一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所搅的。智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能，运筹学计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想，新方法

19、，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维，自主决镶等能力，以求得到更高的控制目标。诚然使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一俸化产品赋有低级智能或入的部分智能，则是完全可能而又必要的。3.1.2数字化微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路如虚拟硷计，计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。3.1.3网络化20世纪90年代，计算机技采等的

20、突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术，工业生产，政治，军事、教育义举人幺百常生活都带来了巨大的变革。各种踟络将垒球经济，生产连成一片，企业间的竞争也将垒球化机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销垒球。由于网络的普厦基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭刚络(home 11et)将备种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computer integrated appliancesysteill，cias)，使人们在家里分享备种高技术带

21、来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝若网络化方向发展。3.1.4微型化微型化兴起干20世纪80年代末指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(mems)，泛指几何尺寸不超过lcm，的机电一体化产品，并向微米，纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能步，运动灵瑶在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微扎电一体化发展的瓶颈在于微机械技术微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。3.1.5人性化机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的

22、性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。3.1.6 集成化集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。3.1.7 带源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，

23、因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。3.1.8绿色化工业的发达给们生括带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生话舒适。另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是人们呼吁保护环境资源回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造，使用和销毁的生命过程中符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。结 论综上所述。机电一体化是许多科学技术发展的结晶是社会生

24、产力发展到一定阶段的必然要求。特别指出机电一体化技术促使机械工业发生了战略性变革，传统的机械设计方法和设计概念正在发生着革命性的变化，新的方法有待击刨造，去发现。2l世纪，机电一体化技术将扮演机械工业的主角。机电一体化技术是渗透到所有机械产品之中的普遍技术，几乎没有行业的限制。以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。谢 辞本论文是在我的导师战丽红老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力深深地感染和激励着我，不仅使我树立了远大的学

25、术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从课题的选择到论文的最终完成的每一个环节，都是在导师的悉心指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，我谨向老师表达我最诚挚的祝福！向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！同时，我还要感谢我同学和朋友，大学期间一起生活和工作学习的美好时光里，你们给予我的真诚的鼓励和无私的帮助令我终生难忘，与你们相处是我一生中最美好的回忆。再次，我还要深深地感谢培养我长大、含辛茹苦的父母，谢谢你们！最后，我向所有评阅论文的老师、专家、教授们一并致以最诚挚的谢意，感谢他们在百忙中为我审阅论文，谢谢！参考文献1刘志强，罗庆生一种智能化温度检测系统的设计j中国测试技术，2003，29(3)：95-982刘少强精密铂电阻测温方法j传感器技术，1999，l18(2)：41-443陈焕生温度测试技术及仪表m北京：水利电力出版社，1985，26-284高光天传感器与信号调理器件应用技术m北京：科学技术出版社，2002，84-85 5钟丽精密量杆检定