【正文】 專業(yè)整理分享 DisLED送出一位顯示先點亮最右邊的LED送位控制信號取顯示數據指向顯示緩沖區(qū)末地址延時 1ms指向下一緩沖單元位控信號左移一位查表取字形碼返回第一位顯示最左一位？ YN 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 圖 49 LED 動態(tài)掃描子程序的流程圖為了優(yōu)化系統(tǒng)設計，節(jié)約成本，減少工作量，減少硬件組成，為此在本課題的實驗過程中采用動態(tài)顯示的方法。3. 顯示系統(tǒng)設計74HC04/74HCT04 是六反相器,高速 CMOS 器件，低功耗肖特基的TTL(LSTTL)電路。在本課題中運用 74HC04 將單片機和數碼管相連接。通過單片機連接反向器對數碼管進行選通。八段段碼 LED 顯示器的共陽端接 +5V，陰端分別接 PC0~PC7，選通端1~4 和四個反向器相連接由單片機 PA0~PA3 控制（圖 410）。 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 abcdefgpom2134USR056KΩ87ANHCPWLEB9D圖 410 顯示系統(tǒng)原理圖圖 411 顯示系統(tǒng)結構圖在本課題所研究的“三線擺”法測轉動慣量實驗平臺輔助裝置的實驗過程中，最重要的數據就是擺盤的周期，改進后采用光電池作為傳感器計數，大大提高了實驗的精度。通過改進后的實驗裝置在操作方面采用電控的方式，減小了人為干擾，所在實驗過程中把測算周期的精度提高了，其轉動慣量的測算精度也有所改進高。 電源模塊設計該實驗輔助裝置直接引用實驗測量平臺所提供的 24V 直流電源，主要電路模塊所需電壓為 5V，在激光器供電部分，為了調節(jié)激光器的亮度要求設計一個電壓變化為 ~5V 的可調電源。對此設計出供電模塊。通過電源模塊用到LM2576 轉化成直流 5V 給整個裝置供電。電磁鐵所用 24V 電壓直接從平臺供電“三線擺”擺盤激光器光電池及其調理裝置LED周期顯示020406080100第 一 季 度 第 三 季 度東 部西 部北 部單片機電路 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 201()RV??處引出。1. 測量系統(tǒng)供電電路供電電路設計LM2576 系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供壓降開關穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅動 3A 的負載調整能力。這些器件的固定輸出電壓有，5V，12V，還有可調整輸出的型號。這些穩(wěn)壓器內部含有頻率補償器和一個固定頻率振蕩器，將其外部電路減到最少，使用簡便 [11]。LM2576 的效率比流行的三段線性穩(wěn)壓器要高得多，是理想的替代。一般情況下不需要或只要很小尺寸的外加散熱片。在指定輸入電壓和輸出負載條件下保證輸出電壓的 4%誤差，以及振蕩器頻率 10%誤差，還包括外部的關斷電路，??特征有 50 （典型值）待機電流。輸出開關包括逐周限流，以及在故障狀態(tài)下A?提供完全保護熱關斷功能。5V 供電電源電路設計如下圖 412 所示，在接口的正極接上二極管D1（IN4007）是電流單向導通，防止電源接反造成損失。F1 為保險管當負載過高或者短路時保險管熔斷，保護電路。在 LM2576 的 2 端口分別連上電容C10（ 100uF）和 C11（1000uF）接地。LED12 串聯接上一個電阻 R39（2K）防止 LED 被燒壞。當有電流通過時指示燈 LED12 發(fā)光，說明此時電路有點可以進行下一步操作，若指示燈不亮檢查保險管是否被燒化 J3COND47FG+inUTPEBK5/LM6uH89圖 412 5V 供電電路原理圖2. 激光器供電電路設計LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317 系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如 LM317HVH、W317L 等。電子愛好者經常用 317 穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算.(42)僅僅從公式本身看，RR2 的電阻值可以隨意設定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R1 和 R2 的阻值是不能隨意設定的。 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 ~3GNDVIAJOUT6LM7Headr+5首先 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是 Vo=~37V（高輸出電壓的 317穩(wěn)壓塊如 LM317HVA、LM317HVK 等，其輸出電壓變化范圍是Vo=~45V），所以 R2/R1 的比值范圍只能是 0~，在應用中，為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護電路，防止電路中的電容放電時的高壓把 317 燒壞。圖 413 激光器可調供電電源本課題運用 LM317 為激光器供電，實驗中用到的激光器是 0~5V 供電電壓可調的銅材半導體激光管，其額定功率為 5mW。為了能方便調節(jié)光照亮度，激光器供電電路要求可調如圖。由（42）可得變化電壓為 ~5V，在使用過程中將R2 置于最小端然后開始調節(jié)，調節(jié)到光電池感應到的強度超過 50mV 為止（如圖413）。 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 第 5 章 機械結構設計在確定了周期信號的采集方式的情況下，現對控制圓盤轉動角度及釋放圓盤的裝置進行設計。設計過程中不僅要滿足實驗精度的要求，同時還要能夠方便的操作從而測量得到可靠的實驗數據。本課題所設計的測試機械結構裝置部分可分為：擺盤夾取裝置、定位移動裝置、轉角定位和計數傳感裝置以及其他部分。其裝配的最大外形尺寸為：345210155mm 其整體結構簡圖如圖 51 所示： 圖 51 裝置機械結構整體結構裝配圖 設計流程本課題的主要是為了設計針對 ZME1 綜合力學實驗臺“三線擺”法測轉動慣量測量實驗的測量精度提高而設計的一套輔助測量裝置，現有的測量改進方法，要么測量過程復雜，要么只解決帶來誤差的一兩個問題，尚未有一套合理的改進方法能夠完全解決上述問題，為了簡化實驗的操作過程，減少測量人員的工作量，最大程度的提高測量精度和數據可信度，設計加工了“三線擺”法轉動慣量測量輔助裝置。Y 方向Z 方向X 方向電磁鐵實驗臺立柱 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 所設計的裝置應滿足以下三點設計要求：1. 所設計裝置在實驗過程中能有效的減小或者避免改進之前實驗人工操作時所帶來的誤差。2. 所設計裝置在使用過程中能方便師生的使用，達到簡化實驗操作的目的。3. 所設計裝置必須具有一定的可調節(jié)性，并且調節(jié)精度要滿足設計要求。4. 所設計裝置不能改變原有的實驗平臺。實驗操作不方便收集“線擺”法測慣量設想方案草圖設計“三線擺”改進裝置機構模擬AutoCAD 工程圖裝配調試實驗改進裝置3D 動態(tài)模擬YYY Y YN N NNN N N圖 52 機械設計流程圖 擺盤夾取裝置的設計用三線擺測圓盤的轉動慣量，需要將圓盤扭轉一個角度，盡管對于通常“三線擺”法測轉動慣量實驗裝置，由擺角所造成的已定系統(tǒng)誤差可在測量結果中進行適當修正，不會影響“剛體轉動慣量”的測量誤差，因此擺角限值不應要求相當小。但本實驗中要求三線擺圓盤作線性振動，對于扭轉振動來說，就是把轉角大小當作振動位移來建立振動方程，所以根據線性振動的定義，只有小于 6 度的扭轉振動才是線性振動。爪頭部分由兩內徑和擺盤外徑相同的兩彎臂鉸接而成，兩彎臂的尾部有一彈簧，使兩彎臂處于外張狀態(tài)，通過電磁的通斷控制，控制夾頭的張合，可夾住“擺盤”進行轉動，抓頭上有兩塊厚塑料，其主要功能是防止磨損擺盤和在夾取的時候防止讓擺盤變形。為了實現圓盤轉動角度 6176。，并減小手動轉動圓盤的人為誤差，現設計了一?種簡易機構，可以通過該機構夾住圓盤，旋轉圓盤調整到指定度數后，再釋放即可令圓盤作來回擺動。圓盤的扭轉及夾緊（放松）分別由釋放機構和夾頭控制，夾頭部分和電磁鐵相連接，通過控制電磁鐵的通斷來控制夾頭的張合。下面是對 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 該機構的設計及分析。 釋放機構設計釋放機構主要是由電磁鐵控制夾頭對擺盤的抓取和釋放，如圖 53 所示，該圖表示電磁鐵和夾頭之間的連接。其外形尺寸為：13011510mm。圖 53 釋放機構實物圖本課題設計所用電磁鐵采用框架直流推拉式電磁鐵 ZYE1(TAU)0837ZP DC12/24V 其行程為 10mm。其特性為：容易固定以及連接負載 溫升穩(wěn)定，可延長產品壽命并確保良好性能 E 扣環(huán)及橡皮墊圈使電磁閥靜音運作 低磨擦確保高效率并延長壽命 結構設計簡易可靠。安裝尺寸：202637mm。電磁鐵在通電一段時間后溫度會發(fā)生改變，吸力特性也隨著可動鐵芯的移動發(fā)生著變化?？蚣苁诫姶盆F工作過程為：當接入 24V 直流電源時產生電流，通電螺線管會產生磁通吸引可動鐵芯，從而實現電磁鐵的移動。斷電后彈簧復位，在此過程中行程 10mm。由于電磁鐵為純電控執(zhí)行器件，所以常作為自動化設備的執(zhí)行元件之用途如圖 54 所示。單次通電工作時間：1~10s。通電后電磁鐵向后收縮 10mm，此時，兩個夾頭分別向圓盤中心位置處移動 5mm，從而使夾頭能穩(wěn)定的夾住擺盤。 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 圖 54 電磁鐵的實物圖 夾頭設計夾頭的功能主要是夾緊及釋放圓盤，經過分析比較、調查研究后，決定利用電磁鐵來實現這一功能，其工作原理在上文中已經提到過。其工作過程如圖 55所示。圖 55a 電磁鐵未通電時狀態(tài) 圖 55b 電磁鐵通電時狀態(tài) 在上圖中可以看到，本課題所設計的夾爪部分是由兩個弧形的板件通過螺栓相互鉸接接而成，在螺栓的下方墊有兩個墊片，且螺栓未擰緊，從而保證了夾頭能夠自由的夾緊和釋放。在弧形夾頭板件上面有兩塊帶有弧度的夾爪頭，此夾爪頭圓弧所對應的直徑為 100mm，與“三線擺”實驗裝置的擺盤直徑相同，此設計的目的是為了讓夾頭在夾取的時候能夠更加穩(wěn)定。在兩夾抓的另外一端由一彈簧連接，當電磁鐵處于伸長狀態(tài)下，彈簧產生一個收縮的力使夾頭的張開，以便于測量的時候固定擺盤位置。當電磁鐵有電流通過時，電磁鐵往后收縮，兩個爪頭向中間靠攏，抓住擺盤。因為電磁是通過剛性繩和兩抓頭相連，所以抓頭會同時向中間靠攏，又因為電磁鐵的拉力為 3kg，所以不會對實驗裝置造成損傷。 定位移動裝置的設計在本課題所述輔助測量裝置平臺調節(jié)機構部分，通過調節(jié)蝶形螺母由絲桿副組成的移動副能實現整個測量裝置在給定范圍內水平移動，在對中裝置的下方同樣裝有絲桿機構，能在上下方向上移動，兩者的移動精度可保證在 以內。定位部分主要設計了一個定位錐，將定位錐固定于測試平臺的最中間，定位夾爪彈簧螺栓夾爪頭電磁鐵剛性繩 完美 WORD 格式 專業(yè)整理分享 錐移動平臺時將定位錐對準“三線擺”擺盤的中心位置。 移動裝置設計考慮到本課題所需設計的實驗輔助裝置的調節(jié)范圍較短，但是精度要求較高，所以選用了絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構。它主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋