机电控制系统动态特性测试设备硬件设计(附件)【字数：7339】
摘 要机械控制动态特性分析，是指使用机电设备，在无人工直接参与（或少量参与）的情况下，被控机械设备按预定的工作程序工作，依据运转中部件的机械特性，可以自动自主完成电动机的启动、停止、正转、反转、调速，过液压传动系统、气压传动系统的工作循环对其结果好坏（平稳，震动，失真等等）进行反馈，是否要进行调整，而这些结果往往影响着生产产品的好坏。如吊床，龙门和其他工艺过程相对固定的自动化生产机械，在启动后便自动地按预定的动作顺序、行程和速度一步一步地完成其工作循环又如客运电梯，是按照乘客所触发信号可能构成的各种逻辑关系预先设计电路，编制程序，电梯按控制程序自动地完成乘客要求的不同起点和终点的载运任务。所有这些都是依靠电气自动控制来实现的。随着社会发展，对电气自动控制的要求和精度要求有了更一步的要求，现在工艺需要精度更高的产品，所以本论文对一些生产过程及结果中所产生的一些低频信号如（龙门的移动，吊机的摆臂的晃动）通过传感器等进行数据处理，对其进行自动化，数字化，智能化，实时性的处理，让他便捷的直观的表示出来，以便于维护人员对此进行维修和检查。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节 2
第二章 论文中所涉及到的技术 3
2.1直接数字频率合成技术（DDS技术） 3
2.2频率特性 3
2.3冲激响应 4
2.4传递函数 4
第三章 论文中硬件部分 4
3.1模拟机械系统 4
3.2通讯方式（串口通信） 6
3.3模数转换器 7
3.4二极管检波电路 7
3.5 单片机的选型（C8051F005） 8
3.5.1单片机的构成 8
3.5.2单片机的分类 9
3.5.3C8051F005中具体的部件如下 10
3.5.4C8051F005的硬件部分 10
3.5.6 8个模拟信号输入通道预处理功能的说明 11
3.5.7C8051F005的通讯 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
方式 12
3.6放大器电路 12
3.6.1放大器的原理 12
3.6.2放大器分类 12
3.7电平移位网络 13
3.8 液晶驱动及显示电路 13
第四章 论文软件部分 14
4.1单片机的软件开发的介绍 14
4.2编写软件 14
第五章 实物及结果 14
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题背景
现代化的工业生产过程不断需要计算机（微机）自主控制，而且生产过程中各种参数（例如温度，压力，流量，速度，时间，功率等），也要求能够及时反馈，这使得电气控制技术必须能够进一步加强，满足生产要求。许多新技术就被引入到电气控制技术中，依据生产过程的参数变化和规律，自动调节各控制变量，保证生产过程和设备的正常运行，而且这个生产过程也可由计算机（微机）来智能管理，实现集中数据反馈，处理，集中监控。
计算机革命及通信技术的迅速发展，以及基建的大力实现到了基层（FTU）使自动控制技术也随之改变，基于网络的电气控制技术，不但能对工业现场电气进行控制与操作，而且能实现网络异地控制。通过网络，可以对现场的电器进行远程在线控制（FTU），根据需要进行反馈，线上下载等，实现电气控制技术的信息化，构成由计算机进行智能化控制的信息管理系统。
1.2国内外研究现状
机电一体化控制的发展大体可以分为三个阶段：
第一阶段 当时机械生产制造整体处于一个追求量，速度的比较粗犷式生产，产品质量主要依靠各位师傅的手艺，讲究个人的手法。.
第二阶段 机电一体化还处于一个较为初级的阶段，因为当时技术的发展还没有达到一定的高度，双方技术还没有有效的结合。
第三阶段 为一个高速发展的阶段，计算机技术，控制技术，通信技术的改善 ，基建的大幅度完成，为这一行业发展奠定了技术基础，集成电路的出现和迅速发展使之更加普及。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用.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.但与日本等先进国家相比,仍有相当差距.
1.3课题的主要研究内容 机电控制动态特性分析
机电控制是一个自动控制过程，它的动态分析是一个DDS产生一个扫频信号，完成对系统对输出的测量计算，得到其频率特性，在根据频率特性得到冲击响应，传递函数，从而得到动态特性。
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图11 动态特性测试原理
1.4本文内容章节
本文通过了解分析研究现有的机电控制技术方法，寻找一种简单快捷，基于单片机，适合低频系统的，并自动进行处理分析动态特性，然后再讨论该方法不同步骤作用就是否存在适合多种在屏幕上直观体现的可能。
对此次毕业设计的国内外发展现状，研究的必要性，可能性，一些可以达到的效果进行一个论述性的阐述。
我们需要在前期准备中所想到的一些需要用的在机电控制动态特性的方法，包括 DDS技术，频率特性，冲击响应， 传递函数等。它们是实现完成目标的重要手段。
第三章根据论文所提出的要求，所需要的一些硬件如模拟机械系统，通信方式，模数转换器，二极管检波电路，单片机进行说明。
第四章所使用的软件进行说明。
第五章课题具体实物即结果，并总结全文。
第二章 论文中所涉及到的技术
2.1 直接数字频率合成技术（DDS技术）
直接数字频率合成技术（DDS技术)技术是一种全数字技术，直接数字频率合成技术是一种基于新的频率合成方法.拥有倾率分辫率、稳定度高.切换快及相位嗓声低（基于单片机的发展）等优点。
DDS是第三代预率合成技术（第一代技术是直接倾率合成技术第二代是镇相环技术），基于幅度与相位的对应关系是直接数字频率合成及时的原理.使用改交频率控制字符(K)来改变相位累加器(位数为N)的相位累加速度然后在同一时间的控制下取样.取样从而到的转换得到相位值，通过相位幅度转换可以得到相位值对应的幅度序列，幅度序列通过数模转换及低通滤波得到正弦波输出。（如图1所示).
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题的主要研究内容 2
1.4本文内容章节 2
第二章 论文中所涉及到的技术 3
2.1直接数字频率合成技术（DDS技术） 3
2.2频率特性 3
2.3冲激响应 4
2.4传递函数 4
第三章 论文中硬件部分 4
3.1模拟机械系统 4
3.2通讯方式（串口通信） 6
3.3模数转换器 7
3.4二极管检波电路 7
3.5 单片机的选型（C8051F005） 8
3.5.1单片机的构成 8
3.5.2单片机的分类 9
3.5.3C8051F005中具体的部件如下 10
3.5.4C8051F005的硬件部分 10
3.5.6 8个模拟信号输入通道预处理功能的说明 11
3.5.7C8051F005的通讯 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
方式 12
3.6放大器电路 12
3.6.1放大器的原理 12
3.6.2放大器分类 12
3.7电平移位网络 13
3.8 液晶驱动及显示电路 13
第四章 论文软件部分 14
4.1单片机的软件开发的介绍 14
4.2编写软件 14
第五章 实物及结果 14
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题背景
现代化的工业生产过程不断需要计算机（微机）自主控制，而且生产过程中各种参数（例如温度，压力，流量，速度，时间，功率等），也要求能够及时反馈，这使得电气控制技术必须能够进一步加强，满足生产要求。许多新技术就被引入到电气控制技术中，依据生产过程的参数变化和规律，自动调节各控制变量，保证生产过程和设备的正常运行，而且这个生产过程也可由计算机（微机）来智能管理，实现集中数据反馈，处理，集中监控。
计算机革命及通信技术的迅速发展，以及基建的大力实现到了基层（FTU）使自动控制技术也随之改变，基于网络的电气控制技术，不但能对工业现场电气进行控制与操作，而且能实现网络异地控制。通过网络，可以对现场的电器进行远程在线控制（FTU），根据需要进行反馈，线上下载等，实现电气控制技术的信息化，构成由计算机进行智能化控制的信息管理系统。
1.2国内外研究现状
机电一体化控制的发展大体可以分为三个阶段：
第一阶段 当时机械生产制造整体处于一个追求量，速度的比较粗犷式生产，产品质量主要依靠各位师傅的手艺，讲究个人的手法。.
第二阶段 机电一体化还处于一个较为初级的阶段，因为当时技术的发展还没有达到一定的高度，双方技术还没有有效的结合。
第三阶段 为一个高速发展的阶段，计算机技术，控制技术，通信技术的改善 ，基建的大幅度完成，为这一行业发展奠定了技术基础，集成电路的出现和迅速发展使之更加普及。
我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用.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.但与日本等先进国家相比,仍有相当差距.
1.3课题的主要研究内容 机电控制动态特性分析
机电控制是一个自动控制过程，它的动态分析是一个DDS产生一个扫频信号，完成对系统对输出的测量计算，得到其频率特性，在根据频率特性得到冲击响应，传递函数，从而得到动态特性。
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图11 动态特性测试原理
1.4本文内容章节
本文通过了解分析研究现有的机电控制技术方法，寻找一种简单快捷，基于单片机，适合低频系统的，并自动进行处理分析动态特性，然后再讨论该方法不同步骤作用就是否存在适合多种在屏幕上直观体现的可能。
对此次毕业设计的国内外发展现状，研究的必要性，可能性，一些可以达到的效果进行一个论述性的阐述。
我们需要在前期准备中所想到的一些需要用的在机电控制动态特性的方法，包括 DDS技术，频率特性，冲击响应， 传递函数等。它们是实现完成目标的重要手段。
第三章根据论文所提出的要求，所需要的一些硬件如模拟机械系统，通信方式，模数转换器，二极管检波电路，单片机进行说明。
第四章所使用的软件进行说明。
第五章课题具体实物即结果，并总结全文。
第二章 论文中所涉及到的技术
2.1 直接数字频率合成技术（DDS技术）
直接数字频率合成技术（DDS技术)技术是一种全数字技术，直接数字频率合成技术是一种基于新的频率合成方法.拥有倾率分辫率、稳定度高.切换快及相位嗓声低（基于单片机的发展）等优点。
DDS是第三代预率合成技术（第一代技术是直接倾率合成技术第二代是镇相环技术），基于幅度与相位的对应关系是直接数字频率合成及时的原理.使用改交频率控制字符(K)来改变相位累加器(位数为N)的相位累加速度然后在同一时间的控制下取样.取样从而到的转换得到相位值，通过相位幅度转换可以得到相位值对应的幅度序列，幅度序列通过数模转换及低通滤波得到正弦波输出。（如图1所示).
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