电动仿真枪课程设计,

第一章设计任务分析......................................11.1课题的内容与要.....................................11.2设计的总体思路图...................................11.3系统概述与设计分析................................1第二章电力拖动系统的性能指标分析........................32.1静态性能指标......................................32.2动态性能指标......................................3第三章电机选型计算......................................43.1电机型号的选择....................................43.2设计计算..........................................4第四章控制系统主体设计..................................54.1系统设计流程图....................................54.2系统设计的电路原理图.............................114.3转速环节.........................................11第五章体会心得.........................................12参考文献................................................13江西理工大学应用科学学院课程设计1第一章设计任务分析1.1课题的内容与要设计一个电动仿真枪的电力驱动系统，发射弹簧工作长度3cm，起点弹簧压力1N，弹簧倔强系数为3N/cm，弹簧活塞在出口装填弹丸时释放时间为20mS，如要求仿真枪射速30发/分钟--300发/分钟无级可调并可显示，试设计相应拖动控制系统。系统供电为3.7V锂电池（可层叠），装填机构自动且速度足够快。1.2设计的总体思路图图1.1总体思路图1.3系统概述与设计分析本课设中我们假设系统满足以下条件：（1）设最后一个齿轮与无齿的长度之比都为1：1，发射弹簧工作长度3cm，弹簧活塞在出口装填弹丸时释放时间为20ms。（2）起点弹簧压力1N，弹簧倔强系数为3N/cm,仿真枪射速30发/分钟--300发/分钟。（3）转速反馈系统的设计我们利用光电编码盘的形式进行设计，显示系统采用单片机控制数码显像管的方式进行显示。（4）依据仿真枪射速30发/分钟--300发/分钟，我们采用PWM方式，用软件代替硬件的方式进行调速。（5）系统运行的过程为：电机转动带动齿轮压缩弹簧，当齿轮转到无齿部分时弹簧释放，把子弹射出去，电机继续转到运行，重新压缩弹簧，完成循环过程，如下图所示。姓名:电动仿真枪设计2图1.2系统运行结构简图江西理工大学应用科学学院课程设计3第二章电力拖动系统的性能指标分析电力拖动系统的工艺设备总是对电力拖动系统提出一定的性能技术要求，包括技术性能指标、可靠性指标、经济性指标等方面的指标。2.1静态性能指标静态指标代表调速系统在稳定运行中的各种性能，主要调速范围和静差率。1.调速范围：生产机械要求电动机提供的最高转速的最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即D=minmaxnn。2.静差率：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落Nn△，与理想空载转速0n之比，称作静差率s,即S=0ΔnnN调速范围和静差率不是彼此孤独的，必须同时提高才有意义，调速系统的静差率指标应以最低速时能达所能达到的数值为准。2.2动态性能指标延迟时间dt指响应曲线第一次达到其终值一半所需的时间。上升时间rt指响应从终值10上升到终值90所需的时间；上升时间是系统响应速度的一种度量。上升时间越短，响应速度越快。峰值时间pt指响应超过其终值到达第一个峰值所需的时间。调节时间st指响应达到并保持在终值±5内所需的最短时间。超调量%σ指响应的最大偏移量h（pt）与终值h（∞）的差与终值h（∞）比的百分数，即：%100∞)h∞)－h(h%×=（（）σpt上述五个动态性能指标，基本上可以体现系统动态过程的特征。在实际应用中，常用的动态性能指标多为上升时间、调节时间和超调量。通常，用rt或pt评价系统的响应速度；用%σ评价系统的阻尼程度；而st是同时反映响应速度和阻尼程度的综合性指标。以上这些动、稳态指标为设计电力拖动系统的结构方案、控制方案、调节器形式以及调节器参数校正提供了依据，为系统的调试、评价提供了标准。姓名:电动仿真枪设计4第三章电机选型计算3.1电机型号的选择设计电力拖动系统首先要为生产机械的电力拖动系统选用电动机，主要内容包括确定电动机的种类、电动机的型号、电动机的电气参数等。选择电动机的基本原则如下：（1）电动机在工作过程中，其额定功率应得到充分利用。要求温升接近但不超过规定的允许数值。（2）电动机应满足生产机械需要的有关机械特性的要求。保证一定负载下的转速稳定，有一定的调速范围及具有良好的起动和制动性能。（3）电动机的结构型式应满足设计提出的安装要求和适应周期的工作环境。例如防止灰尘进入电动机内部，或者防止绕组绝缘受有害气体腐蚀等。3.2设计计算依据三个齿轮有齿与无齿的长度之比为1:1，发射弹簧工作长度3cm，弹簧活塞在出口装填弹丸时释放时间为20ms。可知电机转动时压缩弹簧到最右端的时间也为20ms。电机转动压缩弹簧到弹簧释放的运行图如下图所示：图2系统运行过程图由上图可知：电机的转矩为图形的面积：T90.04/20.18NM电机的功率为：P=300/60*0.06*10=3W，因此我们选定的电机型号为：75ZW-3A额定电压为24V，额定电流为0.8A转速为500r/min。江西理工大学应用科学学院课程设计5第四章控制系统主体设计4.1系统设计流程图定时器中断0流程图：图4.1定时器中断0流程图主体设计中的光电编码盘所测量到的脉冲信号或者数字信号传输到单片机中，然后在单片机中用一个计数器计数，并且设置相应的算法可以算出电动机当姓名:电动仿真枪设计6时的转速，所测的转速一方面可以用作显示，另一方面用作于整定值作比较，如果与整定值有偏差就需要进行PWM调速，而PWM调速的过程要用到一个定时器中断T0下面给出了简单的PWM调速程序：#includereg52.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitPWM=P1^0;sbitm1=P2^0;sbitm2=P2^1;sbitint1=P3^3;//定义管脚功能sbitcs=P3^2;//使能端sbitwr=P3^6;//写端口sbitrd=P3^7;//读端口unsignedcharcodeseg7code[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示段码ucharhigh_time,count;//定义两个全局变量voiddelay(uintt){uchari;while(t--){for(i=0;i125;i++);}}unsignedcharadc0804(void)//读AD0804子程序{unsignedcharaddata,i;rd=1;wr=1;int1=1;//读ADC0804前准备P1=0xff;//P1全部置一准备cs=0;wr=0;wr=1;//启动ADC0804开始测电压while(int1==1);//查询等待A/D转换完毕产生的INT（低电平有效）信号rd=0;//开始读转换后数据i=i;i='i';//无意义语句，用于延时等待ADC0804读数完毕addata=P1;//读出的数据赋与addate江西理工大学应用科学学院课程设计7rd=1;cs=1;//读数完毕return(addata);//返回最后读出的数据}unsignedintdatpro(void)//ADC0804读出的数据处理{unsignedcharx;unsignedintdianyah,dianyal;//用于存储读出数据的高字节和低字节unsignedintdianya=0;//存储最后处理完的结果注意数据类型for(x=0;x10;x++)//将10次测得的结果存储在dianya中{dianya=adc0804()+dianya;}dianya=dianya/10;//求平均值dianyah=dianya&0xf0;//屏蔽低四位dianyah=dianyah4;//右移四位取出高四位dianyal=dianya&0x0f;//屏蔽高四位取出低四位dianya=dianyal*20+dianyah*320;//最后的结果是一个四位数，便于显示return(dianya);//返回最后处理结果}voidLed(){unsignedintdate;date=datpro();//调用数据处理最后结果P2=P2&0xef;P0=seg7code[date/1000]|0x80;//输出个位数和小数点delay(8);P2=P2|0xf0;P2=P2&0xdf;P0=seg7code[date%1000/100];//输出小数点后第一位delay(8);P2=P2|0xf0;P2=P2&0xbf;P0=seg7code[date%100/10];//输出小数点后第二位delay(8);P2=P2|0xf0;P2=P2&0x7f;P0=seg7code[date%10];//输出小数点后第三位delay(8);P2=P2|0xf0;}voidmain(void){姓名:电动仿真枪设计8TMOD=0x01;TH0=0xff;TL0=0xdb;EA=1;ET0=1;TR0=1;high_time=50;while(1){if(m1==0){delay(10);//延时10ms，if(m1==0);{high_time+=1;//占空比增加if(high_time100)high_time=100;}}if(m2==0){delay(10);//延时10ms。if(m2==0){if(high_time0)//占空比减小high_time-=1;if(high_time0)high_time=0;}}Led();}}江西理工大学应用科学学院课程设计9外部中断0的流程图：图4.2外部中断0的流程图扳机白扳动后产生一个模拟信号，该信号通过A/D转换后产生一个数字信号，该数字信号以中断的方式传给单片机，用的是外部中断0.该中断的优先级别是所有中断中最高的，因此就可以提高电动仿真枪的灵敏度。定时中断1流程图：图4.3定时中断1流程图姓名:电动仿真枪设计10显示程序是通过一个定时器中断来完成的，用的是定时器T1。系统的工作过程为：扣动扳机时，电动机转动，光电编码盘计数，扳机所带动的滑动电阻器产生的模拟量经A/D转换生成的数字量送入单片机，然后由单片机设计程序比较扳机输入的数字量的大小，找到对应大小的转速值，由此产生一个转速给定值（给定值选入说明：如果输入的是电压信号，最低的电压是0伏，最高电压是10伏，我们可以再单片机程序中用1到10的电压等级来与30发每分时的转速到300发每分时的转速对应起来，我们可以建立一个公式：如果输入此刻电压的大小是5伏，那么应该得到的转速给点值（5-1）/(10-1)*(300-30)+30=150发每分，所以给定的转速值就应该是150发每分时所对应的电机转速），然后单片机通过光电编码盘得到电机此时此刻的转速大小，由单片机比较两者的大小，判断两者之间是否存在偏差，若存在偏差，则利用PWM进行调速控制，使两者转速相等，发射子弹，若不存在偏差则直接发射