【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(shù)據(jù)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(shè)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(shè)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(yùn)用 74HC04 將單片機(jī)和數(shù)碼管相連接。通過單片機(jī)連接反向器對數(shù)碼管進(jìn)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(jī) 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(jié)構(gòu)圖在本課題所研究的“三線擺”法測轉(zhuǎn)動慣量實驗平臺輔助裝置的實驗過程中，最重要的數(shù)據(jù)就是擺盤的周期，改進(jìn)后采用光電池作為傳感器計數(shù)，大大提高了實驗的精度。通過改進(jìn)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(zhuǎn)動慣量的測算精度也有所改進(jìn)高。 電源模塊設(shè)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(diào)節(jié)激光器的亮度要求設(shè)計一個電壓變化為 ~5V 的可調(diào)電源。對此設(shè)計出供電模塊。通過電源模塊用到LM2576 轉(zhuǎn)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(diào)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(jī)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(shè)計LM2576 系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供壓降開關(guān)穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅(qū)動 3A 的負(fù)載調(diào)整能力。這些器件的固定輸出電壓有，5V，12V，還有可調(diào)整輸出的型號。這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補(bǔ)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(fù)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(guān)斷電路，??特征有 50 （典型值）待機(jī)電流。輸出開關(guān)包括逐周限流，以及在故障狀態(tài)下A?提供完全保護(hù)熱關(guān)斷功能。5V 供電電源電路設(shè)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?qū)ǎ乐闺娫唇臃丛斐蓳p失。F1 為保險管當(dāng)負(fù)載過高或者短路時保險管熔斷，保護(hù)電路。在 LM2576 的 2 端口分別連上電容C10（ 100uF）和 C11（1000uF）接地。LED12 串聯(lián)接上一個電阻 R39（2K）防止 LED 被燒壞。當(dāng)有電流通過時指示燈 LED12 發(fā)光，說明此時電路有點可以進(jìn)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(shè)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(yīng)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(jīng)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(shè)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(shè)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(yīng)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(hù)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(diào)供電電源本課題運(yùn)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(diào)的銅材半導(dǎo)體激光管，其額定功率為 5mW。為了能方便調(diào)節(jié)光照亮度，激光器供電電路要求可調(diào)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(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到光電池感應(yīng)到的強(qiáng)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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計在確定了周期信號的采集方式的情況下，現(xiàn)對控制圓盤轉(zhuǎn)動角度及釋放圓盤的裝置進(jìn)行設(shè)計。設(shè)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(shù)據(jù)。本課題所設(shè)計的測試機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置部分可分為：擺盤夾取裝置、定位移動裝置、轉(zhuǎn)角定位和計數(shù)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(jié)構(gòu)簡圖如圖 51 所示： 圖 51 裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)裝配圖 設(shè)計流程本課題的主要是為了設(shè)計針對 ZME1 綜合力學(xué)實驗臺“三線擺”法測轉(zhuǎn)動慣量測量實驗的測量精度提高而設(shè)計的一套輔助測量裝置，現(xiàn)有的測量改進(jìn)方法，要么測量過程復(fù)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(jìn)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(shù)據(jù)可信度，設(shè)計加工了“三線擺”法轉(zhuǎn)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(shè)計的裝置應(yīng)滿足以下三點設(shè)計要求：1. 所設(shè)計裝置在實驗過程中能有效的減小或者避免改進(jìn)之前實驗人工操作時所帶來的誤差。2. 所設(shè)計裝置在使用過程中能方便師生的使用，達(dá)到簡化實驗操作的目的。3. 所設(shè)計裝置必須具有一定的可調(diào)節(jié)性，并且調(diào)節(jié)精度要滿足設(shè)計要求。4. 所設(shè)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(shè)想方案草圖設(shè)計“三線擺”改進(jìn)裝置機(jī)構(gòu)模擬AutoCAD 工程圖裝配調(diào)試實驗改進(jìn)裝置3D 動態(tài)模擬YYY Y YN N NNN N N圖 52 機(jī)械設(shè)計流程圖 擺盤夾取裝置的設(shè)計用三線擺測圓盤的轉(zhuǎn)動慣量，需要將圓盤扭轉(zhuǎn)一個角度，盡管對于通?！叭€擺”法測轉(zhuǎn)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(jié)果中進(jìn)行適當(dāng)修正，不會影響“剛體轉(zhuǎn)動慣量”的測量誤差，因此擺角限值不應(yīng)要求相當(dāng)小。但本實驗中要求三線擺圓盤作線性振動，對于扭轉(zhuǎn)振動來說，就是把轉(zhuǎn)角大小當(dāng)作振動位移來建立振動方程，所以根據(jù)線性振動的定義，只有小于 6 度的扭轉(zhuǎn)振動才是線性振動。爪頭部分由兩內(nèi)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(jìn)行轉(zhuǎn)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(xiàn)圓盤轉(zhuǎn)動角度 6176。，并減小手動轉(zhuǎn)動圓盤的人為誤差，現(xiàn)設(shè)計了一?種簡易機(jī)構(gòu)，可以通過該機(jī)構(gòu)夾住圓盤，旋轉(zhuǎn)圓盤調(diào)整到指定度數(shù)后，再釋放即可令圓盤作來回擺動。圓盤的扭轉(zhuǎn)及夾緊（放松）分別由釋放機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的設(shè)計及分析。 釋放機(jī)構(gòu)設(shè)計釋放機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)實物圖本課題設(shè)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(fù)載 溫升穩(wěn)定，可延長產(chǎn)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(yùn)作 低磨擦確保高效率并延長壽命 結(jié)構(gòu)設(shè)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(dāng)接入 24V 直流電源時產(chǎn)生電流，通電螺線管會產(chǎn)生磁通吸引可動鐵芯，從而實現(xiàn)電磁鐵的移動。斷電后彈簧復(fù)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(shè)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(shè)計夾頭的功能主要是夾緊及釋放圓盤，經(jīng)過分析比較、調(diào)查研究后，決定利用電磁鐵來實現(xiàn)這一功能，其工作原理在上文中已經(jīng)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(shè)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(yīng)的直徑為 100mm，與“三線擺”實驗裝置的擺盤直徑相同，此設(shè)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(dāng)電磁鐵處于伸長狀態(tài)下，彈簧產(chǎn)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(dāng)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(shè)計在本課題所述輔助測量裝置平臺調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，通過調(diào)節(jié)蝶形螺母由絲桿副組成的移動副能實現(xiàn)整個測量裝置在給定范圍內(nèi)水平移動，在對中裝置的下方同樣裝有絲桿機(jī)構(gòu)，能在上下方向上移動，兩者的移動精度可保證在 以內(nèi)。定位部分主要設(shè)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(zhǔn)“三線擺”擺盤的中心位置。 移動裝置設(shè)計考慮到本課題所需設(shè)計的實驗輔助裝置的調(diào)節(jié)范圍較短，但是精度要求較高，所以選用了絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱螺旋傳動機(jī)構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動變換為旋