【正文】 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 主程序模塊 .............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 模擬輸出通道設(shè)計(jì) .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 2 章 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) ................................................................................................................... 6 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基本特性 .................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 MCS51 單片機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu) ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 硬件 電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 25 電源電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 25 系統(tǒng)擴(kuò)展 .................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 開關(guān)量的輸入、輸出的設(shè)計(jì) .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 數(shù)據(jù)采集、通信模塊 .............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 第 1 章 緒 論 課題背景 胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能量收集裝置的設(shè)計(jì)背景 發(fā)電地板： 東日本鐵路公司定于 19 日在東京站八重洲北口試驗(yàn) “發(fā)電地板 ”。 （ 08年 1 月） 充電鞋： 日本電信電話公司正在研制一種 “充電鞋 ”，行人可以一邊走路，一邊發(fā)電。研究人員正努力把發(fā)電功率提高到 3 瓦特，以便給手機(jī)充電。在人群或汽車通過以后，橡皮容器又恢復(fù)到原狀，水返回窗口準(zhǔn)備再次受壓。 胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能量收集裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容及需解決的 問題 胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能量收集裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容 從人的行走中獲得最大限度的動(dòng)能； （ 1）、首先要研究的內(nèi)容是如何從人的行走中獲得能量，經(jīng)過觀察研究，人在行走的過程中，臂關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和胯關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)幅度最大，臂關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都屬于輔助運(yùn)動(dòng)，力度和幅度不是很大，由于人行走時(shí)主要依靠腿部的力量和運(yùn)動(dòng)，因此我們希望從膝關(guān)節(jié)和胯關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)中獲得能量，而人的大腿處的肌肉比較發(fā)達(dá)，且人的胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的幅度要比膝關(guān)節(jié)的大，從上述的分析中我可以肯定選擇胯關(guān)節(jié)來提供能量是最合理畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 的。發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電。 （ 2）、貯能電路以及轉(zhuǎn)化電路也是要研究的對(duì)象，主要是如果將發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定的電流轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的電流以供人們使用。 發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電。 貯能裝置對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的 發(fā)電 機(jī)是十分重要的。 USB 端口的設(shè)置也是一個(gè)要解決的問題，不同的型號(hào)要全面的考慮，盡量擴(kuò)大該設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍。 發(fā)電機(jī)多采用同步或異步交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的交流電通過整流裝置轉(zhuǎn)換成直流電。 貯能裝置對(duì)獨(dú)立運(yùn)行的 發(fā)電 機(jī)是十分重要的。 USB 端口的設(shè)置也是一個(gè)要解決的問題，不同的型號(hào)要全面的考慮，盡量擴(kuò)大該設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍。 現(xiàn)在動(dòng)電能的轉(zhuǎn)化電路已比較成熟且得到了廣泛的應(yīng)用，動(dòng)電能的轉(zhuǎn)化電路已不是問題。 我們考慮到人在行走的過程中，腿不會(huì)完全的在一個(gè)平面內(nèi)，因此擺桿設(shè)計(jì)成圓形這樣人的腿在擺動(dòng)的同時(shí)如果做小幅度的轉(zhuǎn)動(dòng)也不會(huì)感到不舒適。 如果將發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定的電流轉(zhuǎn)化 成穩(wěn)定的電流以供人們使用，這里需要一個(gè)整流電路來解決問題。 研究方案的有效和可行性分析 將胯關(guān)節(jié)作為能量收集的部位是可行的，胯關(guān)節(jié)是人們?cè)谛凶邥r(shí)運(yùn)動(dòng)幅度和力度畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 最大的部位，并且將發(fā)電裝置放在腰間也是比較舒適的，這樣可以最大限度的獲得人 們行走時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能。并且在行走過程中人的大腿不可能是完全在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，擺桿的伸縮可以提高舒適性。 胯關(guān)節(jié)是人們?cè)谛凶邥r(shí)運(yùn)動(dòng)幅度和力度最大的部 位，并且將發(fā)電裝置放在腰間也是比較舒適的。另一種是傳統(tǒng)的方式，即將其放在腰間，由人的行走來產(chǎn)生 電能。 應(yīng)用價(jià)值： 一、胯關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)能量的收集可以緩解現(xiàn)在人們對(duì)電能的 需求。二級(jí)齒輪加速機(jī)構(gòu)可以保證發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的要求，雙向超越離合器可以使該設(shè)計(jì)發(fā)出比一般發(fā)電機(jī)多一倍到兩倍的電能，二級(jí)齒輪加速機(jī)構(gòu)及雙向超越離合器機(jī)構(gòu)如圖 所示。如圖 所示。 順時(shí)針超越離合器 棘爪 傳動(dòng)齒輪 逆時(shí)針棘輪 即電機(jī)外殼 發(fā)電機(jī) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 圖 發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2）直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算： 直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢為Ｅ a= anPN60? 其中： P 表示磁極對(duì)數(shù)，這里 P=1； N 表示電樞繞組的總導(dǎo)體數(shù)； 2a 為支路數(shù)； ? 為每極的磁通； n 表示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n= ??260? =180 1)磁通量計(jì)算： 磁通量 ? =BA 磁通密度 B=μ H, 其中 μ 為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，單位為（ H/m） ；空氣中 μ 0=4π 107H/m；H為磁場強(qiáng)度。 （ 3）線圈電阻的計(jì)算： 線圈電阻 R= SL? = ?? ?=? 其中： ? 為電阻率， L為導(dǎo)線長度， S 為橫截面積。 圖 腰帶連接 兩種發(fā)電方式 該裝置有兩種發(fā)電方式，一種是在擺桿縮在該裝置內(nèi)時(shí)可以直接用手按動(dòng)小型的擺桿，更快的發(fā)出電能，從而滿足人們急需電能時(shí)的情況。 圖 兩種發(fā)電方式 充電電池的放置 可以適應(yīng)各種充電電池，以滿足不同充電設(shè)備