机电一体化作业.doc

作业1：介绍一种机电产品以及组成和功能分析

1. 数码相机的组成：
数码相机是由镜头、CCD、A/D（模/数转换器）、MPU（微处理器）、内置存储器、LCD（液晶显示器）、PC卡（可移动存储器）和接口（计算机接口、电视机接口）等部分组成，通常它们都安装在数码相机的内部，当然也有一些数码相机的液晶显示器与相机机身分离。
2. 数码相机的原理：
当按下快门时，镜头将光线会聚到感光器件CCD（电荷耦合器件）上, CCD是半导体器件，它代替了普通相机中胶卷的位置，它的功能是把光信号转变为电信号。这样，我们就得到了对应于拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上被送去计算机处理，还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换，ADC（模数转换器）器件用来执行这项工作。接下来MPU（微处理器）对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如JPEG格式。最后，图像文件被存储在内置存储器中。至此，数码相机的主要工作已经完成，剩下要做的是通过LCD（液晶显示器）查看拍摄到的照片。有一些数码相机为扩大存储容量而使用可移动存储器，如PC卡或者软盘。此外，还提供了连接到计算机和电视机的接口。

作业2：机电一体化产品的优点对应的产品实例与普通产品对比
一．结构简单
1. 机构简单：电子手表
机械手表是以发条为动力，通过一系列的机构带动指针实现计时的，普通机械手表的基本结构可以分成六个系统：1．上条拨针系统2．原动系统3．传动系统4．擒纵系统5．调速系统 6．指针系统
2.机械手表的缺点
1． 对于普通机械手表，需要人工每24小时左右上一次发条
2.结构比较复杂，零部件较多，普通的机械手表由140～150个零件组成。
3．走时精度较差。按照我国国家标准（GB 4033）规定，机械一级手表的每日走时误差允许在55秒之内，这是目前机械手表标准的最高精度。
3.电子手表的特点
这种手表的调速系统仍采用摆轮游丝系统，只是在摆轮上装有永久性磁钢。在靠近磁钢处有一线圈，用晶体管作为线圈电流的换向开关。线圈形成的变化的磁场不断变换对磁钢的作用力，使摆轮保持持续不断的往复运动，以保障手表能够准确地计时。
电子手表的优点是用电池作为能源，可以：
1免去上发条 2走时的等时性好 3走时误差约为15秒/日

二． 可靠性提高
1. 可靠性提高：电子称
机械式案秤：机械式案秤可分为杠杆式和弹簧式两种，下面介绍一种典型的杠杆式案秤—单标尺游铊增铊并用案秤
2.与机械式案秤相比，电子计价秤具有以下优点：
（1）称量速度快；
（2）称重精度高；
（3）读数准确；
（4）能自动计算金额；
（5） 有许多附加功能（如累计、刨皮等）。
3. 电子秤的特点
在电子计价秤上采用了以铝合金为弹性体材料的双复梁式结构的称重传感器。这种型式的称重传感器精度高（非线性误差0.02%FS，重复性误差0.01%FS），并可通过挫磨修正四角误差，因而可以简化电子计价秤的结构。

三． 功能增强
1. 功能增强：电子化洗衣机
普通的单缸和双缸洗衣机的功能较少，一般都是采用机械式定时器来控制洗衣机波轮的转动和换向，以及甩干桶的转动
2. 电子化洗衣机的优点
采用微机（单片机）控制的全自动洗衣机的功能比机械控制式全自动洗衣机更多，同时控制方面更为灵活。以国产小天鹅洗衣机（XQB33—82型）为例，除了设有“牛仔、羊毛、标准、轻柔、快速”五种设定的洗涤方式程序以外，还备有千余种自编程序供使用者选择。这种洗衣机具有四种水流方式和两种波轮（电机）转速，可以显示洗涤剩余时间、自动报警、自动偏置调整。

四． 柔性增强
1. 柔性增强：数码相机
传统相机的组成（1）镜头（包括光圈机构）
（2）调焦机构（3）快门机构（4）取景器
（5）输片系统（包括卷片机构和倒片机构）（6）机身
2.数码相机的优点
（1）小型化
（2）操作简便
（3）内藏闪光灯
（4）适于抓拍和快拍
（5）价格低廉
（6）可靠性高，故障率低

作业3：USB总线标准及功能分析
一．为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必须有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性：
(1) 机械特性：规定模块插件的机械尺寸，总线插头、插座的规格及位置等；
(2) 电气特性： 规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等；
(3)功能特性： 给出各总线信号的名称及功能定义；
(4) 规程特性：对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。
二．在微型机总线标准方面，推出比较早的是S-100总线。有趣的是，它是由业余计算机爱好者为早期的微型计算机而设计的，后来被工业界所承认，并被广泛使用。经IEEE修改，成为总线标准—IEEE 696。
由于S-100总线是较早出现的用于PC机的总线，没有其他总线标准或技术可供借鉴，因此在设计上存在一定的缺点。
三．在总线标准的发展、演变历程中，其他比较有名或曾产生一定影响的总线标准还有：
Intel MultiBus(IEEE 796);Zilog Z-Bus(122根引线)；
IBM PC/XT 总线(IBM 62线总线)；IBM PC/AT 总线；
ISA 总线；EISA 总线；PCI 总线；USB 总线等。

作业四：中国好声音座椅的原理
1.系统基本工作原理
座椅由4个直流电机牵引，其中高度调节电机2个，水平调节和靠背调节电机各1个；直流电动机电枢电压为12V，电源从汽车电瓶上获得。座椅自动控制系统由内部带有非易失性数据存储器的C8051F311单片机、驱动模块、传动机构以及操作手柄构成。电动机的转速和座椅的位置信息由安装在电机上的霍尔传感器检测，经整形和放大后送入单片机，构成系统的速度反馈。电动座椅是在传统的汽车座椅上安装直流电动机、蜗轮结构、传动轴，一起组成传动机构，牵引座椅移动；在座椅的下面垂直安装两个直流电动机，以支撑驾驶者在垂直方向做上下移动；在座椅的靠背方向安装一个直流电动机，用来控制座椅靠背的角度变化；在座椅的水平方向安装一个直流电动机，用来控制座椅在水平方向前后移动。操作手柄上设有多个手动调节按键，通过手动调节控制直流电动机，改变传动轴的行程和方向，从而调节座椅的位置，如座椅上下位置，前后位置以及靠背的角度变化；并设有多个存储按键，用来记忆或恢复座椅的位置信息。在控制系统上安装有一个自学习按键，用来自动测量座椅在现场所能移动极限位置，防止座椅在到达极限位置后使电动机长时间工作在堵转状态而烧毁。
2. 软件设计

安装在座椅上的直流电动机的电源取至汽车电瓶，由于电瓶的电压会随运行状态不同而产生波动，电动机的转速也会随之变化，通过电动机的转速来计算座椅所移动的距离时，座椅的位置数据也会变化；因此，文中采取通过计算电动机在一个方向所转动的圈数，即计算电动机上霍尔传感器时所产生脉冲数，来标识电动机在此方向所行进的距离。
2. 相似的梯形图设计

作业5：机械手控制的顺序功能图及梯形图

1机械手的顺序功能图

2机械手的梯形图