信息流系统设计.pptx

1一、机电一体化系统中信息流的分类：一、机电一体化系统中信息流的分类：语言、文字、图表、图象等抽象信号语言、文字、图表、图象等抽象信号借助机、电、光、声等介质传输的信号借助机、电、光、声等介质传输的信号形态形态数据表示的数据表示的数据流数据流2检测信息流检测信息流控制信息流控制信息流功功能能数据信息流数据信息流显示信息流显示信息流变换信息流变换信息流输入信息流输入信息流流流向向输出信息流输出信息流3二、机电一体化系统的基本信息流二、机电一体化系统的基本信息流1 1、自动化机械的基本模型、自动化机械的基本模型42 2、生产过程自动化系统、生产过程自动化系统58.2 8.2 机电一体化系统控制用微机机电一体化系统控制用微机一、选择微型计算机一、选择微型计算机1 1、完善的中断系统、完善的中断系统2 2、足够的存储容量、足够的存储容量3 3、完善的、完善的I/OI/O通道通道4 4、速度、成本、编程简易、抗干扰、速度、成本、编程简易、抗干扰6二、微机系统总体设计二、微机系统总体设计1 1、接口设计、接口设计2 2、操作控制台设计、操作控制台设计3 3、软件设计、软件设计7三、主要微机机型三、主要微机机型1 1、单片机、单片机82 2、Intel 8086(PC)3 3、PLCPLC（Programmable Logic Controller)Programmable Logic Controller)98.3 8.3 人机接口设计人机接口设计10一、人机接口的类型及特点一、人机接口的类型及特点1 1、类型、类型输入接口输入接口、输出接口、输出接口2 2、特点、特点专用性、低速性、高性能价格比专用性、低速性、高性能价格比11二、输入接口设计二、输入接口设计开关、开关、拨盘、键盘拨盘、键盘1 1、BCDBCD码拨盘输入接口设计码拨盘输入接口设计 BCD BCD码拨盘结构码拨盘结构1213 BCD BCD码拨盘接口设计码拨盘接口设计14 矩阵式键盘工作原理矩阵式键盘工作原理2 2、键盘输入接口设计、键盘输入接口设计15 工作方式工作方式编程扫描方式、编程扫描方式、定时扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式中断扫描方式编程扫描方式编程扫描方式16a.a.判断有无键按下判断有无键按下b.b.消抖动消抖动17软件去抖动法：软件去抖动法：延时延时硬件去抖动法硬件去抖动法18c.c.求键号求键号注：键值注：键值d.d.完成功能操作完成功能操作19中断扫描方式中断扫描方式20发光二极管发光二极管打印机打印机CRTCRT显示器显示器扬声器扬声器 发光二极管接口设计发光二极管接口设计三、输出接口设计三、输出接口设计21 七段七段LEDLED接口设计接口设计22a.a.静态工作方式的接口电路设计静态工作方式的接口电路设计优点优点？缺点？缺点？23b.b.动态工作方式的接口电路设计动态工作方式的接口电路设计24 扬声器接口设计扬声器接口设计255.5.4 4 机电接口设计机电接口设计一、机电接口的类型一、机电接口的类型信息采集接口（传感器接口）信息采集接口（传感器接口）控制量输出接口控制量输出接口261 1、信息采集接口的任务和特点、信息采集接口的任务和特点实时采集实时采集二、信息采集接口的设计二、信息采集接口的设计信息处理信息处理抗干扰抗干扰272 2、常用传感器的性能及特点、常用传感器的性能及特点位移、位置传感器位移、位置传感器速度、加速度传感器速度、加速度传感器力、压力、扭矩传感器力、压力、扭矩传感器温度、湿度、气敏传感器温度、湿度、气敏传感器物位传感器物位传感器流量传感器流量传感器视觉、触觉视觉、触觉传感器传感器见见教教材材170170至至178178页页283 3、传感器的测量电路、传感器的测量电路模拟型测量电路模拟型测量电路数字型测量电路数字型测量电路开关型测量电路开关型测量电路29 模拟型测量电路模拟型测量电路30分压电路分压电路313233 数字型测量电路数字型测量电路3435 开关型测量电路开关型测量电路光电开关的应用光电开关的应用36三、控制输出接口的设计三、控制输出接口的设计信息处理、功率放大、抗干扰信息处理、功率放大、抗干扰1 1、控制输出接口的任务和特点、控制输出接口的任务和特点372 2、功率接口设计常用电力电子器件、功率接口设计常用电力电子器件 SCRSCR38应用实例应用实例39 功率晶体管（电力晶体管）功率晶体管（电力晶体管）40 固态继电器（固态开关固态继电器（固态开关SSRSSR）413 3、光电耦合器驱动接口设计、光电耦合器驱动接口设计 光电耦合器结构光电耦合器结构42 光电耦合器特点光电耦合器特点A A、强电、弱电隔离，避免干扰由输出通道窜、强电、弱电隔离，避免干扰由输出通道窜 入控制微机入控制微机B B、抑制噪声干扰、抑制噪声干扰C C、可靠性高、响应时间快、可靠性高、响应时间快43 光电耦合器用途光电耦合器用途高压开关、信号隔离转换等高压开关、信号隔离转换等 光电耦合器驱动接口设计光电耦合器驱动接口设计44 直流电磁式继电器功率驱动接口设计直流电磁式继电器功率驱动接口设计4 4、继电器和接触器驱动接口设计、继电器和接触器驱动接口设计45 电磁式交流接触器的驱动接口设计电磁式交流接触器的驱动接口设计468.5 8.5 机电一体化系统的控制模式机电一体化系统的控制模式一、控制系统发展过程一、控制系统发展过程5050年代前的气动信号控制系统年代前的气动信号控制系统3 3、计算机集中监控阶段、计算机集中监控阶段1 1、人工控制阶段、人工控制阶段2 2、模拟控制阶段、模拟控制阶段4-20mA4-20mA等电动模拟信号控制系统等电动模拟信号控制系统数字计算机集中式控制系统数字计算机集中式控制系统474 4、集散型控制系统阶段、集散型控制系统阶段7070年代的集散式分布控制系统年代的集散式分布控制系统Distributed Distributed Control SystemControl System(DCS)4849505 5、现场总线控制阶段、现场总线控制阶段Fieldbus Control System(FCS)51二、遥控技术二、遥控技术(选讲内容选讲内容）接 收电 路放 大电 路解 调电 路译 码电 路驱 动电 路执 行电 路 接收电路遥控系统的一般原理框图遥控系统的一般原理框图指 令输 入编 码电 路调 制电 路驱 动电 路发 射电 路发射电路1 1、基本遥控理论、基本遥控理论522 2遥控分类、遥控分类控制指令传输过程控制指令传输过程控制指令传输过程控制指令传输过程有线遥控有线遥控有线遥控有线遥控无线遥控无线遥控无线遥控无线遥控红外线遥控红外线遥控红外线遥控红外线遥控超声波遥控超声波遥控超声波遥控超声波遥控无线电遥控无线电遥控无线电遥控无线电遥控53 红外线遥控红外线遥控 红外线遥控系统原理框图指令键编码电路 驱 动 电 路红外线发射第二调制电路发射器载波振荡电路第一调制电路接收器译码电路驱动电路执行电路红外线接收解调电路放大电路54红外线发射器件：红外发光二极管红外线发射器件：红外发光二极管发光与受光峰值波长一般为发光与受光峰值波长一般为0.88m0.88m0.94m094m，为，为近红外光波段，故红外线遥控就是指利用近红外光近红外光波段，故红外线遥控就是指利用近红外光来传送遥控指令。来传送遥控指令。红外接收器件：光敏二极管、三极管、光电池等红外接收器件：光敏二极管、三极管、光电池等55B B、遥控距离一般为几米至几十米，适合于近、遥控距离一般为几米至几十米，适合于近距离遥控。距离遥控。特点：特点：A、结构简单、制作方便、工作电压低、功耗小、结构简单、制作方便、工作电压低、功耗小、成本低廉、抗干扰能力强、工作可靠性高成本低廉、抗干扰能力强、工作可靠性高C C、红外线为不可见光，方向性强，不能跨越、红外线为不可见光，方向性强，不能跨越障碍物传播，具有很好的隐蔽性和保密性障碍物传播，具有很好的隐蔽性和保密性56 超声波遥控超声波遥控 超声波遥控系统原理框图发射器超 声 波 发射指令键编 码 电路驱 动 电路调 制 电路接收器译 码 电路驱 动 电路执 行 电路解 调 电路放 大 电路超声波接收57人耳能够听到的声波频率为人耳能够听到的声波频率为20Hz20kHz，低，低于于20Hz和高于和高于20kHz的声波人耳一般都听不到。的声波人耳一般都听不到。频率低于频率低于20Hz的声波称为次声波，频率高于的声波称为次声波，频率高于20kHz的声波称为超声波。的声波称为超声波。在超声波遥控系统中使用的频率为在超声波遥控系统中使用的频率为20kHz100kHz，目前常用的超声波发射与接收器件的，目前常用的超声波发射与接收器件的标称频率一般为标称频率一般为40kHz。58B、超声波遥控传播定向性好，遥控距离一、超声波遥控传播定向性好，遥控距离一般为几米至几十米，适于近距离控制。般为几米至几十米，适于近距离控制。特点：特点：A、超声波的振幅很小，加速度非常大，、超声波的振幅很小，加速度非常大，因而可以产生较大的力量因而可以产生较大的力量 59 无线电遥控系统原理框图指令键编码电路调制电路高频功率放大电路发射器高频振荡电路调制信号放大电路输入与放大电路解调电路译码电路驱动电路执行电路接收器天线天线 无线电遥控无线电遥控60 无线电波波段划分无线电波波段划分波段名称波长范围频率范围频带名称名称缩写甚长波10km-100km3 kHz-30 kHz甚低频VLF长波1km-10km30kHz-300 kHz低频LF中波100m-1000m300 kHz-3000 kHz中频MF短波10m-100m3 MHz-30 MHz高频HF超短波1m-10m30 MHz-300 MHz甚高频VHF分米波10cm-100cm300 MHz-3000 MHz超高频UHF厘米波1cm-10cm3 GHz-30 GHz特高频SHF毫米波1mm-10mm30 GHz-300 GHz极高频EHF61 无线电遥控使用的无线电波的频率范围一般为无线电遥控使用的无线电波的频率范围一般为几千赫至几百兆赫，但常用的为几兆赫至几百兆赫几千赫至几百兆赫，但常用的为几兆赫至几百兆赫即在短波和超短波波段。即在短波和超短波波段。62 无线电遥控与红外遥控、超声波遥控相比较，具无线电遥控与红外遥控、超声波遥控相比较，具有无线电遥控覆盖范围宽、控制距离远（一般有无线电遥控覆盖范围宽、控制距离远（一般 可可以达到几米至几十千米）无方向性、穿透力强等特以达到几米至几十千米）无方向性、穿透力强等特点，一般用于构成远距离遥测遥控装置，是目前应点，一般用于构成远距离遥测遥控装置，是目前应用较广泛的一种遥控系统。用较广泛的一种遥控系统。特点：特点：63遥控油锯遥控油锯64遥控整枝机遥控整枝机65遥控集材绞盘机遥控集材绞盘机66遥控拖拉机遥控拖拉机