毕业设计 (张建中)

1、内蒙古机电职业技术学院 内蒙古机电职业技术学院 2017届毕业生 毕业综合实训题 目：移动便携式照明小车制作与调试 系部名称： 机电工程系 专业班级： 机电1401 学生姓名： 张建中 学 号： 1010214119 指导教师： 王娟 韩晓雷 二一六 年 九 月 至 十一 月 摘 要发展便携式移动照明车是当今社会的必然趋势，便携式移动照明车是一种照明车，适用于铁路、电力、公安、消防、石油、石化等各种大型施工作业、事故抢修、抢险救灾等工作现场对大面积高亮度照明的需要。本次课程设计发电机能量转换器即无线电遥控器远距离控制的模型汽车移动利用发电机干电池中的化学能转换为电能发出的电输送到LED，LED

2、发光，实现各种大型施工作业、事故抢修、抢险救灾等工作现场对大面积高亮度照明的需要。本次设计按期圆满的完成了规定的任务，工作中有创新意识，为我们以后从事实际的技术工作，打下了一个良好的基础。本文阐述了无线电遥控电能转光能便携移动照明车。发电机能量转换、无线电遥控基于C51单片机的模型汽车一些基本思路，即干电池中的化学能转换为电能，电能通过导线输出到电动机，电动机把电能转换为机械能，使电动机转动起来，电动机通过皮带带动发电机，发电机中的转子转动，切割磁力线产生电能，也就是由机械能转换成了电能，即发电，发出的电输送到LED，LED发光，电能转化成了光能。通过无线电遥控器远距离控制的模型汽车实现了大面

3、积高亮度照明的需要。关键词：便携；能量转换；无线遥控模具车 校内毕业综合实训项目书内蒙古机电职业技术学院机电工程系 二一六年九月 一、校内毕业综合实训目的本课程是机电一体化技术专业（能源方向）学生的一门毕业设计课，是机电综合实践训练环节。其主要任务是使学生初步掌握机电产品的创新设计过程和方法，完成机械或电气结构布置与设计。课程强调机电产品的系统化设计思维，在相关课程基础上，结合具体的设计课题，开展设计课题的市场调研、专利文献资料的检索与收集、方案构思、元器件选择与方案设计、总体元器件布置、输入输出分配、梯形图编写及设计计算说明书编写等设计环节的基本训练。 二、校内毕业综合实训要求1设计方法 具

4、体进行电气原理图图的设计，电气布置图的设计，梯形图的设计。 2设计训练 以5-6人为一个设计小组，每组选择一个设计题目，内容涉及抢答器、智能停车场、机械手、恒压供水系统、变频调速设计等。 借助于某具体的课程设计任务，训练学生从调研及资料收集、方案设计、技术设计、设计说明书编写等整个设计过程，并强化学生根据具体要求进行方案创新、结构创新和团队协作的能力。同时，通过实际课题的训练，大幅度提高同学工程能力。3设计成果 设计图纸(电气原理图、电路连接图、梯形图) + 设计说明书 设计训练的最终成果体现为电路连接图、设计说明书打印文本、设计方案。通过设计训练，不仅强化学生对设计方法、设计过程、设计计算、

5、设计成果表达、设计文档等方面的动手能力，还强化计算机在设计工作中作为工具的应用能力。 4设计合作 设计小组的协同合作精神。设计训练采取设计小组的形式，以培养学生在设计活动中的分工、协作的合作精神，以提高对实际设计工作的适应能力。 三、校内毕业综合实训的内容1.校内毕业综合实训的题目1）基于PLC控制的智能停车场控制系统设计2）大型抢答器控制系统设计3）数控加工中的机械手控制系统设计4）基于PLC模拟量方式变频恒压供水系统设计5）基于PLC控制的变频调速毕业设计2.校内综合实训的实施步骤 序号实施步骤指导教师实施过程学生主要实施过程举例说明1项目及其技术要求(下达任务书)给学生下达任务书，详细阐

6、述设计内容，指导学生查阅相关资料依据任务书的要求搜集设计相关资料，并对项目进行分析学生根据项目题目，查阅相关资料。2项目实施方案的选择引导学生对项目实施的方案做出正确判断和选择,根据设计的特点及要求，筛选得到两个方案，分析比较两个方案的优缺点，得到最优选择方案通过对比、分析完成该项目所能采用的各种不同方案，最终确定电子称设计实施的最优方案 对两种不同设计方案对比分析，通过对比不同方案的优缺点，选择最优方案。3项目实施计划的制定指导学生确定完成电设计的步骤根据项目实施的最优方案，制定实施计划。依据选择的电设计方案，制定电路连接、工艺路线等。4实施项目指导学生按照既定计划开始实施项目，并督促检查项

7、目实施的进度按照已经制定的实施计划，进一步查阅相关资料，对于不断出现的问题应与同组同学共同商量探讨，逐步完成该项目。要求学生严格按照拟定的计划进行实施，最终实现电路接线。5项目成果检验指导学生将项目成果与技术要求做对比，分析存在的问题及原因根据技术要求或设计要求对项目成果进行检验及分析已连接电路进行检测，将检测结果与技术要求做对比，分析其性能。6项目成果评价对学生在项目实施过程中的团队协作能力、知识综合运用能力、技能提升和个人表现等方面进行综合评定。回顾项目实施的全过程，认真总结项目实施过程中的心得体会。对项目实施过程中遇到的问题进行归纳，总结在知识、能力等方面的提升情况，形成心得体会。7小组

8、答辩组织学生以小组为单位进行答辩，并按照系部统一的熟悉项目报告内容，认真做好答辩前的各项准备工作。以小组为单位，整理完善项目报告，准备答辩PPT。 四、毕业综合实训组织安排 1、实训地点教室C121、实训室C-404 2、实训时间2015年9月1日-2015年10月30日 3、答辩(1)答辩的形式采取小组答辩和个人答辩的形式进行，做成PPt形式，答辩时间1520分钟，回答问题时间40分钟左右，每个学生至少要回答2个以上问题。(2)答辩要求1、论文（设计）的格式、字体及字数要求，一定要严格按照指导教师规定的形式完成，不能自定格式，否则视为不合格论文（设计）；2、每位同学都将独立按要求完成毕业综合

9、实训论文（设计），同组同学的论文（设计）的80%内容不能雷同，否则视为不合格论文（设计）。(3)需要提交的资料每位同学都需要提交以下资料1、一份独立完成的毕业论文（设计）资料，包括纸质及电子版；2、PPT文档；3、评审表一份，包括纸质及电子版；4、每个小组完成有一个 课题的设计。答辩完成后将以上资料交于指导教师，以便存档。 五、评分标准（1）综合实训态度：按要求参加校内综合实训，遵守学院规章制度，尊敬指导教师，团结合作。（10分）（2）综合实训过程中，不迟到旷课，缺课超过校内综合实训总学时的1/3成绩为零。（20分）（3）严格按照综合实训任务书要求，圆满完成综合实训任务，并提交任务成果。（40

10、分）（4）及时详实地做好综合实训项目的汇报和答辩工作。（30分） 目 录1、引言···········································&#

11、183;················12、项目报告内容································

12、;····················22.1项目及其技术要求····························

13、;··················32.2便携移动照明车的发展状况·····························&

14、#183;········33、电动马达的整体结构·······································&

15、#183;····· 43.1 整机特点··········································

16、83;···········4 3.2 工作原理·····································

17、;·················43.3 基本构造·······························&#

18、183;······················53.4 品种分类··························

19、;····························54、发电机的整体结构····················

20、····························64.1 主要结构····················

21、83;·································64.2 主要分类···············

22、·······································64.3 主要特性·········

23、83;············································75、 无线遥控模具车5.1 MCS-51单片机介绍·&

24、#183;···········································85.2前轮和后轮转向的设计····

25、;······································85.3基本原理··········

26、83;···········································96. 项目成果实物图····

27、3;············································187.成果评价····&#

28、183;·················································&#

29、183;·198.谢辞···············································&#

30、183;·············209.参考文献···································

31、······················20 引 言便携式移动照明车（Portable Mobile lighting Vehicle）简称PMLV，是近年来一种极为迅速，一种照明车，适用于铁路、电力、公安、消防、石油、石化等各种大型施工作业、事故抢修、抢险救灾等工作现场对大面积高亮度照明的需要。它是一种专为各种社会环境应用而设计的无线遥控能量转换系统，它采用无线遥控、能量

32、转换器，用来用户无线遥控指令，通过发电机中的转子转动，切割磁力线产生电能，电能转化成了光能来完成一些工作场面的照明过程。便携式照明作为照明行业的一个分支，已在现代人的生活中占据了不可或缺的地位。我国今年来便携式照明产品行业一直保持着稳定的发展态势。便携式照明具体来说有手电筒、携带式电子灯、台灯、落地灯、LED手电筒、彩虹灯、应急灯、头戴式矿灯 等，便携式照明灯具种类繁多，在日常生活中常见，是一种用途广泛的照明工具，其中手电筒最为常见，随着我国LED产业的不断成熟、LED光源性能也趋于稳定，价格正不断下降，越来越被老百姓认可。据中国照明电器协会统计分析，2010年我国LED光源产品在便携式照明设

33、备中的参透率达到35%，至2013年将达到65%左右。便携式照明一经出现，由于它的便携程度高、可靠性好、设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工业界厂商的极大关注，生产便携照明的厂家云起。随着大规模便携式照明在社会中的应用，使便携式照明的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。随着大型施工作业、事故抢修等的迅速增加，使各种大型作业难度照明变得十分困难，抢险救灾时一些高难度抢险营救已经成为天天可见的一道景观。改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。许多发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计

34、划，并取得了显著效果。照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要的措施。 2.项目报告内容 2.1项目及其技术要求1.假设有一大型施工作业2.在人工无法照明的部位3.安全范围处放置便携式移动照明小车4.人工无线操控便携移动照明小车。5.到达指定位置时，则继续施工作业6.可从照明位置观察作业进度 2.2. 便携式照明小车的发展状况便携式照明作为照明行业的一个分支，已在现代人的生活中占据了不可或缺的地位。我国今年来便携式照明产品行业一直保持着稳定的发展态势。便携式照明具体来说有手电筒、携带式电子灯、台灯、落地灯、LED手电筒、彩虹灯、应急灯、头戴式

35、矿灯 等，便携式照明灯具种类繁多，在日常生活中常见，是一种用途广泛的照明工具，其中手电筒最为常见，随着我国LED产业的不断成熟、LED光源性能也趋于稳定，价格正不断下降，越来越被老百姓认可。据中国照明电器协会统计分析，2010年我国LED光源产品在便携式照明设备中的参透率达到35%，至2013年将达到65%左右。改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。许多发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计划，并取得了显著效果。照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要的

36、措施。3.电动马达的整体结构1835年，制作世界上第一台能驱动小电车的应用马达为美国一位铁匠达文波（Thomas Davenport）。 1870年代初期，世界上最早可商品化的马达由比利时电机工程师Zenobe Theophile Gamme所发明。 1888年，美国著名发明家尼古拉·特斯拉应用法拉第的电磁感应原理，发明交流马达，即为感应马达。 1845年，英国物理学家惠斯顿（Wheatstone）申请线性马达的专利，但原理于1960年代才被重视，而设计了实用性的线性马达，已被广泛在工业上应用。 1902年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应马达的旋转磁场观念，发明了同步马达。 192

37、3年，苏格兰人James Weir French 发明三相可变磁阻型（Variable reluctance）步进马达。 1962年，藉霍尔元件之助，实用之DC无刷马达终于问世。 1980年代，实用之超音波马达开始问世。电动马达（Electric motor），又称为马达或电动机，是一种将电能转化成机械能，并可再使用机械能产生动能，用来驱动其他装置的电气设备。 电动机种类非常繁多，但可大致分为交流电动机及直流电动机以用于不同的场合。电动用途众多，大至重型工业，小至小型玩具都有其踪迹。在不同的环境下都会选择不同类型的电动机，以下是一些例子： 制风设备, 例如电风扇 电动玩具车、船等 升

38、降机, 电梯 以电力推动的交通工具, 例如地下铁路, 电车 工厂与大卖场的运输带 公共汽车上的电动自动门 电动卷闸民生用品光驱 打印机 洗衣机 水泵 磁盘机 电动刮胡刀 录音机 录影机 CD唱盘工业与商业用途快速电梯 工作母机（如:机床） 纺织机 搅拌机。图1 电动马达 3.1整机特点电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题。所以控制电动机在自动化领域中的地位是举足轻重的，这也是人们对控制电动机研究最多的原因之一。 3.2工作原理马达的旋转原理的依据为佛来明左手定则，当一导线置放于磁场内，若导线通上电流，则导线

39、会切割磁场线使导线产生移动。 电流进入线圈产生磁场，利用电流的磁效应，使电磁铁在固定的磁铁内连续转动的装置，可以将电能转换成力学能。 与永久磁铁或由另一组线圈所产生的磁场互相作用产生动力 直流马达的原理是定子不动，转子依相互作用所产生作用力的方向运动。 交流马达则是定子绕组线圈通上交流电，产生旋转磁场，旋转磁场吸引转子一起作旋转运动直流马达的基本构造包括“电枢”、“场磁铁”、“集电环”、“电刷”。电枢:可以绕轴心转动的软铁芯缠绕多圈线圈。 场磁铁:产生磁场的强力永久磁铁或电磁铁。 集电环:线圈约两端接至两片半圆形的集电环，随线圈转动，可供改变电流方向的变向器。每转动半圈（180度），线圈上的电

40、流方向就改变一次。 电刷:通常使用碳制成，集电环接触固定位置的电刷，用以接至电源。 3.3基本构造电动机的种类很多，以基本结构来说，其组成主要由定子（Stator）和转子（Rotor）所构成。定子在空间中静止不动，转子则可绕轴转动，由轴承支撑。定子与转子之间会有一定空气间隙，以确保转子能自由转动。定子与转子绕上线圈，通上电流产生磁场，就成为电磁铁，定子和转子其中之一亦可为永久磁铁。 3.4品种分类以下皆以马达称呼依使用电源分类：名称特性直流马达（DC motor）使用永久磁铁或电磁铁、电刷、整流子等元件，电刷和整流子将外部所供应的直流电源，持续地供应给转子的线圈，并适时地改变电流的方向，使转子

41、能依同一方向持续旋转。交流马达（AC motor）将交流电通过马达的定子线圈，设计让周围磁场在不同时间、不同的位置推动转子，使其持续运转*脉冲马达电源经过数位IC芯片处理，变成脉冲电流以控制马达，步进马达就是脉冲马达的一种。依构造分类（直流与交流电源皆有）：名称特性同步马达（synchronous motor）特点是恒速不变与不需要调速，起动转矩小，且当马达达到运转速度时，转速稳定，效率高。异步马达（induction motor）感应马达特点是构造简单耐用，且可使用电阻或电容调整转速与正反转，典型应用是风扇、压缩机、冷气机*可逆马达基本上与感应马达构造与特性相同，特点是是于马达尾部内藏简易的

42、刹车机构(摩擦刹车)，其目的为了借由加入摩擦负载，以达到瞬间可逆的特性，并可减少感应马达因作用力产生的过转量。步进马达（stepping motor）特点是脉冲马达的一种，以一定角度逐步转动的马达，因采用开回路（Open Loop）控制方式处理，因此不需要位置检出和速度检出的回授装置，就能达成精确的位置和速度控制，且稳定性佳。伺服马达（servo motor）特点是具有转速控制精确稳定、加速和减速反应快、动作迅速（快速反转、迅速加速）、小型质轻、输出功率大（即功率密度高）、效率高等特点，广泛应用于位置和速度控制上。线性马达（linear motor）具有长行程的驱动并能表现高精密定位能力。其他

43、旋转换流机（Rotary Converter）、旋转放大机（Rotating Amplifier）等 4.发电机整体结构发电机（英文名称：Generators）是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。1832年，法国人毕克西发明

44、了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出；1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机；1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3.2KW的输出效率；1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机；1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。 4.1主要结构发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定

45、子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流 4.2主要分类发电机分：直流发电机和交流发电机；交流发电机分：同步发电机和异步发电机（很少采用）；交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。发电机的种类有很多种。从原理上分为同步发电机、异步发电机、单相发电机、三相发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力

46、发电机等。 4.3主要特性工作特性：表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。空载特性：发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。电枢反应：当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布

47、。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。负载运行特性：主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。同步发电机的电压变化率约为2040%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大，必须相应地调整励磁电流。虽然

48、调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。5.无线遥控模具车随着单片机集成功能的发展，其应用领域也逐渐的由传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及DSP等领域，5功能集成芯片SCTX2B/SM6135W就是为此而设计的。SCTX2BSM6135W是配套使用的无线遥控编解码集成电路，它们都有个管脚，对应于种编解码功能。SCTX2BSM6135W具有遥控车的完整控制功能，它们的工作电压为2.56.0，当无任何功能键按下时，芯片将自动断电，片上振荡器停止工作，从而减少工作电流。该编解码器的使用十分简单，应用时只需很少的几个外部元件即可构成一个

49、完整的实用电路。功能集成芯片SCTX2B/SM6135W单片机为主的系统可以模拟出一部简单的可遥控车。 5.1 MCS-51单片机介绍 MCS51单片机的基本结构如图2所示，其基本结构包括： 8位CPU； 片内震荡器及时钟电路； 32根I/O口线； 外部存储器ROM和RAM寻址范围各为64KB； 2个16位定时器/计数器； 5个中断源，2个中断优先级； 全双工串行口； 布尔处理器。8051单片机的存储器结构特点之一是程序存储器和数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单片机称为哈佛结构单片机。时钟电路ROMRAM定时器/计数器CPU并行接口串行接口中断系统TXDRXDINT0I

50、NT1P0P3T0T1图2 单片机的基本结构8051单片机在物理上有四个存储空间：片内程序存储器和片外程序存储器；片内数据存储器和片外数据存储器。8051单片机有4个8位的并行接口，记作P0，P1，P2和P3，共32根口线，实际上它们就是SFR中的4个。这4个接口特性上主要差别是P0，P2和P3都还有第二功能，而P1口只能用做I/O口。4个口的驱动能力也是不相同。P1，P2和P3都能驱动3个LS TTL门，并且不需外加上拉电阻就能驱动MOS电路。P0能驱动8个LS TTL门，但驱动MOS电路时，若作为地址/数据总线，则可以直接驱动；而作为I/O口时，需外接上拉电阻才能驱动MOS电路。 5.2 前轮和后轮转向的设计前轮的机械结构如图3所示。通过步进电机来控制前轮转到一定的角度，并且采用了一个遮挡型的红外对管来检测转向的中点，以便在开机时能自动找到转向的中点。而且在一定程度上可以校准由步进电机的失步带来的角度误差。图