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電器自動化畢業論文范文第1篇

關鍵詞 教學改革 課程體系 實踐教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.03.048

On Independent Institute Electrical Engineering and

Automation Course Construction

XU Jiangling， YUAN Jinjuan

（Department of Electrical Automation， Faculty of Mechanical and Electrical Engineering，

Wuhan University of Science and Technology City College， Wuhan， Hubei 430083）

Abstract According to independent College of electrical engineering and automation majors teaching reform and practice of the construction of situations， the paper analyses the independent college majoring in electrical engineering and its automation problems in the teaching and curricula， and proposes appropriate solutions.

Key words reform in education; curricular system; practice teaching

0 引言

上世紀90年代末期，教育部對我國高校各大專業進行了大范圍的重新調整。控制類本科專業調整為“自動化”和“電氣工程及其自動化”兩個方向。針對就業方向的不同，把自動化專業確定為弱電專業，而電氣工程及其自動化專業確定為強電專業。在高校布局結束之后，首先要解決的問題就是設置教學內容，通俗一點講就是設置課程，課程的設置往往是教學的核心內容。

獨立學院，是國家借鑒國外的先進經驗，利用國家機構以外的社會組織或者個人的資本，以實施本科學歷為主的高等學校。通常，在國外，重點大學大多是私立大學，他們的資金來源的主要是校友的捐款，少部分來自于政府撥款;而我們國恰恰相反，我國的重點大學都是公立大學，它們的資金來源通常是財政撥款，幾乎沒有任何社會資金的投入。由于我們國家財力有限，很難滿足大部分高中畢業生生讀大學的需求，所以獨立學院就孕育而生了。獨立學院的開設則是完全采用社會資本辦學，政府沒有一分錢投入，大大緩解了我國教育經費嚴重短缺的問題，并且使很多之前根本無法上大學的高中畢業生提供了受教育的機會。而在獨立學院創辦初期，學科課程建設基本照搬申辦母體的做法，這是因為在獨立學院創辦初期，學校是沒有任何經驗可循的，只能依靠母體。但也必須清醒認識到，這只是權益之計。因為獨立學院的生態和母體學校有很大的區別，這就要及時地對母體學校的教學資源進行創造性的改造，根據自身情況進行響應調整。

目前，獨立學院在我國的定位是應用型本科，所以它要面向平民化、大眾化，學生的就業渠道主要面向基層。要使學生能夠減少適應的工作的時間，這就需要從兩個方面入手。一是減少課程的內容和降低課程的難度。因為，我們之前的大學教學主要是精英教學，教學的內容既多又難，而獨立學院學生的生源質量偏低，如果按照傳統的教育方法無異于緣木求魚、刻舟求劍。二是必須增加學生實踐動手能力的培養和訓練。因為，獨立學院的學生通常理論水平不高，但是很多同學實踐動手能力較強。另外，他們最后的就業面向基層，而基層的工作通常不需要很多理論知識，而特別重視實踐能力的培養。本文針對這兩個問題以所教學的電氣工程及其自動化專業，進行一些相關的探討。

1 減少理論課程數量

傳統的電氣工程及其自動化專業的理論課程主要包括電工技術、自動控制原理、電機與拖動基礎、控制電機、運動控制系統、過程控制系統、可編程控制器、電力電子技術、傳感器與檢測技術、現場總線技術、電工電子技術、電氣工程、專業英語等四十余門課程。在傳統的理論教學中，存在著課程數目多，面比較廣，不深入、難度大等缺陷。學生進入大二之后，常常要在一周面臨著上28課時至32課時的情況，這對一本學生無可厚非。而獨立院校的學生由于普遍基礎較差，接受能力有限，從而造成了學生的負擔過重，教學效果不好，造成了老師與學生互相埋怨。仔細一想，很多理論課程都是有調整的空間的。在信息爆炸的今天，一些課程的設置就沒有太大的必要，甚至完全可以取消。以傳感器與檢測技術這門課程為例，這門課程多是介紹性的內容，沒有任何公式推導以及分析計算，學生在工作遇到相應的傳感器通過網上查閱資料即可。但是在理論教學過程中，不能一味地減少課程，要有保有壓。在教學過程中必須突出核心課程，進行大量的訓練。例如，單片機這門課程，就需要大大增強，很多高新企業招聘學生的過程中，常常要考查單片機的相關知識，但是在很多獨立院校中，單片機的課時得到不斷的壓縮，得不到相應的重視。

2 改善實踐教學

2.1 減少驗證性實驗內容，增加設計性實驗內容

傳統的實驗教學大多數是驗證性的，主要讓學生通過實驗驗證某一物理定律和物理現象。這種教學方式學生沒有任何的主觀能動性，只是按照老師所給的圖紙進行接線、通電，最后得出實驗結果。這種實驗教學的缺陷在于結論已知，沒有任何神秘感。很多學生在沒有做出實驗結果的情況下，編造或者抄襲數據，造成老師無法判斷學生成績的混亂境地。在教學過程應該逐步用一些設計性、綜合性的實驗項目取代簡單驗證性實驗。這些設計性、綜合性的實驗由于實驗結果未知，會增加學生的興趣，提高了學生自身分析問題、解決問題的能力，使學生的創新能力得到充分的發揮。

2.2 用仿真實驗來代替現實實驗

使用教學仿真軟件有很多好處。一方面可以在一臺電腦中做多個仿真實驗，減少由于實際實驗過程中造成的元件損耗，大幅度降低教學成本。另外一方面可以利用仿真軟件對實驗結果進行處理很分析，并根據實際需要自動繪制出系統的特性曲線，大大減輕了學生的工作量，例如在電氣工程及其自動化專業，組態王仿真軟件就得到了師生的好評，很多學校都開展了工控組態的實驗教學。

2.3 嚴抓實訓教學考核

實訓和實驗不同，實驗通常是驗證某一存在的物理定律和物理現象，而實訓通常是完成某一任務，來達到訓練的目的。實訓成績的考核是擺在我們面前比較重要的問題之一。針對學生普通反映出的實訓教學的打分隨意，彈性大的缺點，通過在實訓教學過程中采用過程考核的方法，把一個實訓教學課程分成若個的子項目，每個子項目又分成若干個子子項目，每個子子項目都有相應的權重。每完成某個子項目就打相應的分數，最大程度上保證實訓教學考核科學化、規范化、標準化。

2.4 取消課程設計環節，以相應的實訓環節來代替

以筆者個人的求學經歷和教學經歷來說，絕大部分的學科的課程設計環節是失敗的，至少是不成功的。傳統的課程設計，是在該門課程結束后，根據課程要求，與實際應用相結合，出一些設計題目，讓學生自己完成。例如在學習完單片機課程后，通過安排學生兩周的時間內，按照要求，設計出一種用單片機控制的實際電路，并把它制作出來，通電調試、運行，寫出規范的設計報告交老師。然而在實際的操作過程中常常變味了，具體的做法是把學生圈禁在一個帶有電腦的大教室里面，給學生布置一個題目，學生在這個教師里面完成課程設計報告即可，其中沒有任何學生實際動手的內容，這樣的課程設計對學生的鍛煉是極其有限的。學生通常互相抄襲課程設計報告是常事，老師也沒有一些比較好的方法來制止這種行為。

針對這種情況，筆者認為應該取消課程設計，取而代之的是一些與課程對應的實訓環節。作為獨立學院的學生，課程設計對他們來說不現實，在以后的工作中，企業也很難有機會讓獨立學院的學生做設計，給他們安排的工作往往是實際操作。與其效果不好，還不如讓學生多做實訓練練手。比如在完成了電子電路設計理論課程之后，安排學生做相應課程的實訓環節，在規定的時間按照圖紙安裝、調試出一個萬能充電器，寫出實訓報告即可。

2.5 取消畢業論文環節，以頂崗實習報告來代替

我國本科生的畢業論文環節一直被教育專家所詬病，關于畢業論文的存廢一直存在較大的爭議，一定程度上這不是一個學術問題，而是一個利益問題。通常來說，一個本科生的畢業設計按照工作量計算10個學時，一般的教師帶10～15個學生，這就是100～150學時，而老師一學期的基本教學任務就在200學時左右。如果取消了畢業論文，老師的利益會受到影響，高校老師肯定會反對。而且，畢業設計不僅僅對老師有利益瓜葛，而且對學校中的打印社有巨大的經濟利益。按照一個學生打印的費用為100元計算（包括初稿和終稿），按學校有3000學生來計算，這就有30萬元的經濟利益，由學校的幾家打印社瓜分。所以，作為利益共同體，學校的打印社也不希望取消畢業論文。

畢業設計到底對學生多大好處呢？畢業設計的全過程一般是這樣的：通常在大四上學期期末給學生布置畢業論文題目之后，學生就去企業頂崗實習了，根本沒有時間寫所謂的畢業論文。到了來年的4月底5月初的時候，學校會通知學生返校交論文，并且安排五月中旬答辯。大部分學生寫畢業論文的時間在五月初，寫畢業論文的時間都在1～2周。這樣的畢業論文到底有什么意義？大家心知肚明。除了浪費紙張擴大內需以外，一點用處也沒有。所以筆者建議在一本以下的學校都取消畢業設計，取而代之的是頂崗實習報告。頂崗實習報告主要讓學生寫一下在企業中實習內容以及感想，同樣也可以安排答辯。筆者經過調查，大部分學生均可以接受頂崗實習報告，它具有可操作性。

2.6 加強第二課堂的教學

加強第二課堂的教學工作，以申請實驗室的契機，在校內開展一些諸如電工實訓技能大賽的活動，提高學生學習專業的興趣。另外，挑選那些對專業有興趣的學生，組隊參加電子設計大賽、數學建模大賽和挑戰杯等等。總之，通過這些比賽，引導學生對專業學習的熱情和興趣，幫助和指導學生開展科研活動，探討通過所學職業知識解決實際問題的思路和方法。通過這些活動，提高學生的實際動手能力，造成一種崇尚科學、追求真理、勇于探索的學習氛圍，激勵學生創新思想火花的碰撞，培養學生的創新思想、創新意識和創新觀念。

4 結語

獨立學院的產生，不可否認帶來很多積極的作用，它讓很多人獲得了受教育的機會，提高了我們國家國民的整體素質。但是由于成立時間較短，在教學過程中存在很多問題，需要進行一定的改革。這樣的改革單靠高校教師個人呼吁作用不大，需要教育部門根據獨立學院的實際情況做頂層設計，突破部門利益的藩籬，使獨立學院的專業建設和課程設置更加貼近于市場的需要。

參考文獻

電器自動化畢業論文范文第2篇

本設計是根據我院新建“電機驅動與控制實驗室”的設備，利用單片機對直流電動機和交流電動機的控制及各種特性。我重點研究的是直流電動機的閉環控制系統。通過本次設計，使同學順利完成學校制定的實踐教學任務。

單片機把通過測量元件、變送單元和A／D轉換接口送來的數字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后，對其偏差按某種控制算法進行計算，所得數字量輸出信號經D／A轉換接口直接驅動執行裝置，對控制對象進行調節，使其保持在設定值上。

在電氣時代的今天，電動機一直在現代化生產和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農業生產、交通運輸、國防、醫療衛生、上午與辦公設備，還是在日常的生活中的家用電器，都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種，簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩，電壓、電流等物理量進行控制，而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多，但是，隨著現代步伐的邁進，人們對自動化的要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為主流。

國內外研究現狀

PID控制器最先出現在模擬控制系統中，傳統的模擬控制器PID控制是通過硬件（電子元件和液壓元件）來實現它的功能。隨著計算機的出現，把他一直到計算機控制系統中來，將原來的硬件實現的功能用軟件來代替，因此稱為數字PID控制器，所形成的一整套算術則稱為數字PID算術。數字PID控制器與模擬PID控制器相比，具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發展得力于微電子技術，電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制，形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統的應用，并正相全數字控制方向發展。電動機的驅動部分所用的功率器件經歷了幾次更新換代，目前開關速度更快，控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現，脈寬調控方法、變頻技術在直流調速

由單片機作為電動機的控制器具有以下特點：

1．使電路更簡單。

模擬電路為了實現控制邏輯需要很多電子元件，使電路復雜。采用微機處理后，絕大多數控制邏輯可通過軟件來實現。

2．可以實現復雜的控制。

為基礎理由很強的邏輯功能，運算速度快、精度高，與大容量的存儲單元，因此有能力實現復雜的控制。

3．靈活性和適應性

微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規律，一般不必修改系統的硬件電路，只修改程序即可。在系統調試和升級時，可以不斷嘗試選擇最優參數，非常方便。

4．無需零點飄逸，控制精度高

數字控制不會出現模擬電路中經常出現的零點漂移問題。無論被控制量的大小，都可以保證足夠的控制精度。

5．可提供人機界面，多機聯網工作

現在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種，例如工業控制計算機、可編程控制器、數字信號處理器。

工業控制計算機科委功能強大，它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環境；但由于成本太高、體積大，所以只用于大型控制系統。

可編程控制器則正好相反，它只能完成邏輯判斷、定時、計數和簡單的運算。由于功能太弱，所以它只能用于簡單的電動機控制。

單片機介于工業控制計算機和可編程控制器之間，它有較強的控制功能，低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時，常常是再先滿足功能的需要的同時，優先選擇成本低的控制器。因此，單片機往往成為優先選擇的目標。從最近的統計數字也可以看出，世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。

三、主要內容與待解決的問題

主要內容:

1、學習直流電動機原理及驅動技術，掌握數字PID控制技術；

2、完成相關設備的接口硬件設計；

3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；

4、系統聯合調試，寫出相應的使用說明。

現有條件： 直流電動機、直流發電機、MCS-51單片機、微型計算機

重點解決的問題：

利用數字PID技術實現對電動機的閉環控制

四、設計方法與實施方案

畢業設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識，利用與其配套的實驗箱，完成預期要解決的實驗項目和實訓項目，從而對其結果進行分析與總結，通過數字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料，完成畢業論文的撰寫。

五．進度計劃 畢業設計課題的相關資料的收集與整理，熟悉系統的相關操作和原理，完成開題報告。

第3周至第4周

系統學習直流電動機、直流發動機原理，完成硬件安裝與線路聯接。

第5周至第12周

系統學習數字PID控制技術、數字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序；完成直流電動機閉環控制系統；

第13周至第14周

聯機調試；開始整理相關資料，撰寫使用說明書和畢業論文。

第15周至第16周

全面完成畢業設計，準備進行答辯

預期成果：通過該系統的設計開發，為實現直流電動機閉環控制系統數字化控制奠定基礎。

六、參考資料

[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京：科技出版社

[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京：北京航空航天大學出版社

[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社

[4] 郝鴻安. 常用數字集成電路應用手冊[M].北京：中國計量出版社

[5] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉. 8051單片機實踐與應用[M].北京：清華大學出版社

電器自動化畢業論文范文第3篇

題目：成都國際金融中心負5層制冷機房的電

一、結合畢業論文課題情況，根據所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：

摘要：本課題主要研究的是成都國際金融中心負5層制冷機房的電氣部分研究問題[1]。案為成都國際金融中心項目，成都國金中心凈用土地面積82畝[2]。為香港九龍倉投資的西部地標性建筑整個項目設計由4座塔樓及裙樓組成，包括超五星級酒店、高端寫樓、高檔酒店式公寓及高品位住宅等，其中主樓雙塔最高達248米[3]。2007年9月香港九龍倉集團在成都以8800萬元/畝[4]。總價72.4億元拍下了位于成都市最繁華的商業中心春熙路片區82畝土地建成后，將成為中國西部地區最高檔次、最具規模和影響力的地標性建筑物，將引進數百個中西部最具代表性的商鋪，其中包括世界上最出名的國際名牌、港澳名牌，再加上其九龍倉本身之馬哥孛羅酒店等，有望成為中國西部今后最具影響力的國際商貿金融中心[5]。

關鍵詞：電氣設計；配電系統；智能化系統；電氣控制；電機；制冷機房；水泵

1.前言

建筑電氣技術是以電能、電子、電器設備及電氣技術為手段來創造、維持和改善人民居住或工作的生活環境的電、光、聲、冷和暖環境的一門跨學科的綜合性的技術科學[6]。它是強電和弱電與具體建筑的有機結合[7]。隨著科學技術的發展和人民生活水平的不斷提高，人們對有關供配電、照明、消防、防雷接地、通信、網絡等系統的要求越來越高，使得建筑開始走向高品質、多功能領域，并進一步向多功能的縱深方向和綜合應用方向發展[8]。建筑電氣設計是在認真執行國家技術經濟政策和有關國家標準和規范的前提下，進行工業與民用建筑建筑電氣的設計，并滿足保障人身、設備及建筑物安全、供電可靠、電能節約、技術先進和經濟合理[9]。

2.設計內容

成都國際金融中心負5層制冷機房的電氣部分研究問題。通過到成都國際金融中心負5層制冷機房實地實習，了解制冷機房電機啟動類型，啟動方式，啟動速率。研究其中各個電機與電氣控制裝置之間是如何協調工作的[10]。了解系統的電氣設備及其主回路工作原理[11]。探究其中存在的節能環保效應。計算電氣設備的負荷、功率，了解相關電氣設備的選用[12]。

3.設計依據

1)中戶人民共和國工程建設標準強制性條文(房屋建筑部分)(2002年版)

2)民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范CB50736-2012

3)高層民用建筑設計防火規范CB50045-95(2005年版)

4)建筑設計防火規范CB50016-2006

5)汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范CB50067-97

6)公共建筑節能設計標準CB50189-2005

7)《全國民用建筑工程設計技術措施-暖通空調.動力》(2009年版)

8)《全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇-暖通空調.動力》(2007年版)

9)通風與空調工程施工質量驗收規范CB50243-2002

4.總結

本次的文獻綜述內容主要是對成都國際金融中心負5層制冷機房的電氣部分的一個概述，簡要說明了畢業設計(論文)文獻綜述應該做些什么系統的設計，在查閱了大量的資料后的一個總結，也是對這段時間的工作的一個匯報[13]。并對一些規范和國標有了初步的了解，對以后的畢設做一個鋪設[14]。小區的建筑電氣設計主要是對變配電系統、冷卻系統、電話系統、消防系統等的一個設計[15]。對這些系統的初步了解可以確定以后電氣設計的方向，對之后的畢設起一個帶頭作用[16]。從對電氣設計的迷茫到初步的認知，有老師的指導同學的幫助，更重要的還是自己的解收獲的是實踐知識，本次的文獻綜述對之后的畢設奠定了良好的基礎[17]。

參考文獻

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[7]鄭潔、伍培.智能建筑概論[M].重慶：重慶大學出版社，2008

[8]唐志平.供配電技術[M].北京：電子工業出版社，2008

[9]俞麗華.電氣照明[M].上海：同濟大學出版社，2008

[10]戴瑜興.民用建筑電氣設計手冊中國建筑工業出版社2010年：83頁

[11]陳一才.智能建筑電氣設計手冊.北京：中國建材工業出版社，2002年：43頁

[12]戴瑜興.民用建筑電氣設計數據手冊.北京：中國建筑工業出版社，2003年：59頁

[13]劉思亮.建筑供配電.北京：中國建筑工業出版社，2004年：24頁

[14]楊光臣.建筑電氣工程圖識讀與繪制.北京：中國建筑工業出版社，2002年：48頁

[15]Frantz，J.m.Jdy.Intracanopylightingreduceselectricalenergycitilizationbyclosedcowpeastands.LifeSupportBiosphere，2001，7：283-290

[16]N.Shdbolt，Ambientintelligence.IEEEIntell.Syst，2003，18(4)：2-3

[17]NTayfunAmur.Cost，guestimpactdriveterrorism-securityplans[J].HotelandMotelManagement.Vol.220.No.20.Jun.2005.

二.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑)：

1.研究的問題

本課題主要研究的是成都國際金融中心負5層制冷機房的電氣部分研究問題。通過到成都國際金融中心負5層制冷機房實地實習，了解制冷機房電機啟動類型，啟動方式，啟動速率。研究其中各個電機與電氣控制裝置之間是如何協調工作的。了解系統的電氣設備及其主回路工作原理。探究其中存在的節能環保效應。計算電氣設備的負荷、功率，了解相關電氣設備的選用。最終了解現場施工的程序等。

2.研究的途徑

1)收集相關資料，查閱中外文獻。學習相關知識，了解國金中心項目的基本情況。做好前期準備。

2)請教校外導師學習、掌握國金中心負5層的解制冷機房的電機啟動類型、啟動方式、啟動速率，系統的電氣設備及其主回路工作原理，探究其中存在的節能環保效應。

3)通過計算電氣設備的負荷、功率，了解相關電氣設備的選用。

4)利用AutoCAD等繪圖軟件，繪制施工平面圖，系統圖，及各個原理圖等。

電器自動化畢業論文范文第4篇

太陽熱水器具有安全穩定、環保節能、操作方便等優點而走進千家萬戶。隨著智能化技術的發展，目前太陽能熱水器的溫度和水位顯示功能已非常成熟[1，2]。但是，太陽能熱水器對太陽能資源依賴性大，易受天氣的影響。當遇到陰雨天氣時，水箱的溫度就不能滿足用戶的需求，利用單片機搭建太陽能熱水器控制系統，實現光感加熱、電能加熱的互補控制。MCS-51系統是在國內廣泛采用的單片機，通過合理配置硬件軟件，設計出一套價格低廉、自動化程度高、并具有一定智能化程度的控制系統來控制太陽熱水器[3]，充分發揮太陽熱水器和MCS-51單片機的各自優勢，使太陽熱水器使用更加靈活、方便。

近年來，利用太陽能和其它能源的結合，使得太陽能熱水器的功能更加完善，在任何天氣情況下都能使用熱水。此款熱水器包括主、從兩大系統：主系統的特點是在晴好的天氣利用太陽光能為熱水器加熱，從系統相當于電熱水器，在無光照的情況下利用電輔助加熱。充分利用太陽能的資源優勢，同時克服環境的局限，全面整定太陽能熱水器和電熱水器的實際應用效果，這是市面上大部分熱水器所不能比擬的[4]。

1系統總體設計

硬件系統以51單片機為中央處理器，由單片機最小系統，電源與復位模塊，顯示模塊，水位、水溫測量模塊，加熱模塊等組成。系統原理框圖如圖1所示。

圖1 硬件系統原理框圖

Fig.1 System hardware block diagram

由圖1可見，電源電路對單片機進行上電，讓單片機保持工作狀態，水位測量電路和水溫測量電路測得的水位和水溫信息傳達到單片機內部，由LCD顯示器顯示出水溫信息，再由單片機決定是否啟動溫度控制和水位控制電路。當水位或水溫低于設置值時，自動控制電路運行工作。此外，還可以根據天氣用鍵盤電路控制溫度和水位的初始值。

2硬件設計

2.1 水位測量模塊

水位測量模塊采用在水箱中不同位置排放電極的方案獲取水位測量信號，再通過74LS373鎖存器來鎖存水位信息，將水位當前值傳入單片機進行處理。

電極接觸式傳感器是利用水的導電性原理設計制作而成。在傳感器上安裝多個金屬導電電極，兩個金屬電極用水短路即產生信號，從而顯示出水箱中水量的多少。此種傳感器在多年實際使用中性能較穩定，在正常情況下一般壽命能達到5年以上。在水箱內把D4，D5，D6，D7放在不同位置。當水位到達指定值時，電極端變為地，即鎖存器74LS373的輸入端D接地，輸入端數據為0，輸出端Q為0，此時LED發光二極管接低電平，燈亮；當水位下降時，輸入端數據為1，輸出端為1，即LED發光二極管負極接高電平，燈滅；鎖存器的OE端接地，保持低電平；LE端一直保持高電平。D端的信號直接從輸出端Q輸出給單片機，Q隨數據D而變。通過發光二極管可以得知水位信息，同時通過鎖存器讓單片機得到水位信息。具體實現電路如圖2所示。

圖2 水位測量電路　Fig.2 Circuit diagram of level measurement

在實際測量水位的過程中，水的電阻太大而不足以觸發74LS373鎖存器時，就需要在下到水箱中的電極端后加入三極管，起放大作用，這樣水位測量模塊才能正常工作。在下到水箱的電極后，接上簡單的上拉電阻，由于有4個不同位置的電極，所以需要4個9012型PNP三極管來放大水位信號，而后接D4，D5，D6，D7端，即接入74LS373鎖存器。

2.2 水溫測量電路

水溫測量模塊用數字溫度傳感器DS18B20來取得水箱內的水溫信息，連接上拉電阻后再接至單片機，由單片機P1.7口接收當前水溫信息，電路如圖3所示。

圖3溫度測量電路

Fig.3 Circuit diagram of temperature measurement

DS18B20測溫系統具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點。其主要特性為電壓范圍在3.0～5.5V之內，使得適應電壓范圍更寬。采用單線接口方式，只要一條口便可實現微處理器和DS18B20的雙向通訊。所有傳感器元件以及轉換電路都集成在一支形如三極管的集成電路內，使用時不需要任何外圍元件。多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，支持多點組網功能。測溫范圍可達-55℃～+125℃，且可精確到±0.1℃的量值。可編程的分辨率為12位。可實現高精度測溫。以“一線總線”串行傳送方式傳送給CPU，測量結果直接輸出數字溫度信號，抗干擾糾錯能力極強，上述特點即使得DS18B20更加適合于遠距離多點溫度檢測的情況。電源極性接反時，芯片并不會因溫度過高而燒毀，但此時卻不能正常工作。

為了提高DS18B20進行溫度轉換的精確度，I/O線必須保證在溫度轉換期間提供足夠的能量。如果用幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進行多點測溫時，只配備一只5.1K上拉電阻將無法提供足夠的能量，就會造成無法實現轉換溫度或轉換溫度誤差極大的結果。

需要特別注意的是，本檢測元件是應用在太陽能熱水器中，也就是用在水中，為此需將DS18B20進行處理，使其具備防水功能。實現方法是：可在其外部套上導熱性較好的不銹鋼外殼，而在其殼內充滿導熱性良好的硅膠，同時將其三個引腳用導線引出，使其可以應用于遠距離檢測。

2.3控制電路

自動控制模塊主要分為電加熱模塊和電磁閥控制上水模塊，兩種模塊采用相同的方法，主要利用三極管，繼電器和二極管的配合工作完成自動加熱和上水，初始狀態下設定內水溫度為30℃下自動加熱，加熱到30℃停止，初始水位3檔以下自動上水，到3檔位停止上水。這樣可以保障一天24小時使用熱水洗澡，避免了因天氣原因帶來的不便，并可以有效防止冬天氣溫過低引起水管內因存有 積水而凍裂水管。控制電路具有自動加熱和加水功能。單片機對引腳P1.0給出高電平，對三極管進行導通和斷開的控制，驅動繼電器的導通和斷開，繼而控制電加熱裝置。當三極管的基極處于高電平時，三極管導通，即繼電器導通，線圈磁力把開關導通，則電加熱插座接上220V的交流電，開始工作。這一部分電路主要由繼電器組成，由主控單片機運算輸出寬度可調的脈沖用于設定繼電器在1s內的導通和關斷數從而調節輸出給電爐的功率，這樣使得水溫穩定在預計數值之上，并當檢測到的水溫低于設置溫度值時開始加熱。加水功能由引腳P1.2給出高低電平，控制自來水的開關，決定是否自動上水。當水位處于下限位置時，需要供水。在供水時，單片機控制 電磁閥通電，當水箱內的水位上升到預設位置時，則支持接觸開關斷開，同時電磁閥關閉水源。

3 軟件設計

太陽能熱水器控制系統在接通電源后，首先要對系統進行初始化，檢測水溫和水位。當水位過低時，打開電磁閥開始上水，到指定水位時關閉電磁閥。當水溫低于下限時，啟動自動加熱電路，達到上限后停止加熱，程序返回。系統軟件流程圖如圖4所示。顯示子程序在初始化后分別在屏幕上顯示水溫字符、水溫小數點、水溫的設置值和當前值。

圖4系統軟件流程圖

Fig.4 Flow chart of System software

4實驗結果分析

本次設計主要是為了改善太陽能熱水器控制系統的功能，實現對太陽能熱水器水溫水位的檢測以及對整個熱水器水  本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT溫和水位的智能化控制。該控制系統考慮了太陽能熱水器的功能擴展空間，具體實驗仿真電路如圖5所示，實際運行已達到預期結果。

圖5實驗仿真電路

Fig.5 Circuit diagram of Experiments

5. 結束語

本系統采用51單片機，成本低廉，適用性強。該控制系統具有輔助加熱功能，使熱水器克服溫度影響的弊端。實驗驗證，該方案具有一定的可行性。

參考文獻：

[1] 李建忠.單片機原理與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009： 126-165.

電器自動化畢業論文范文第5篇

畢業論文

一、機電一體化技術發展歷程及其趨勢

自電子技術一問世,電子技術與機械技術的結合就開始了,只是出現了半導體集成電路,尤其是出現了以微處理器為代表的大規模集成電路以后,"機電一體化"技術之后有了明顯進展,引起了人們的廣泛注意.

(一)"機電一體化"的發展歷程

1.數控機床的問世,寫下了"機電一體化"歷史的第一頁;

2.微電子技術為"機電一體化''''''''帶來勃勃生機;

3.可編程序控制器、"電力電子"等的發展為"機電一體化"提供了堅強基礎;

4.激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使"機電一體化"躍上新臺階.(二)"機電一體化"發展趨勢

1.光機電一體化.一般的機電一體化系統是由傳感系統、能源系統、信息處理系統、機械結構等部件組成的.因此,引進光學技術,實現光學技術的先天優點是能有效地改進機電一體化系統的傳感系統、能源(動力)系統和信息處理系統.光機電一體化是機電產品發展的重要趨勢.

2.自律分配系統化——柔性化.未來的機電一體化產品,控制和執行系統有足夠的“冗余度”，有較強的“柔性”，能較好地應付突發事件，被設計成“自律分配系統”。在自律分配系統中，各個子系統是相互獨立工作的，子系統為總系統服務，同時具有本身的“自律性”，可根據不同的環境條件作出不同反應。其特點是子系統可產生本身的信息并附加所給信息，在總的前提下，具體“行動”是可以改變的。這樣，既明顯地增加了系統的適應能力(柔性)，又不因某一子系統的故障而影響整個系統。

3.全息系統化——智能化。今后的機電一體化產品“全息”特征越來越明顯，智能化水平越來越高。這主要收益于模糊技術、信息技術(尤其是軟件及芯片技術)的發展。除此之外，其系統的層次結構，也變簡單的“從上到下”的形勢而為復雜的、有較多冗余度的雙向聯系。

4.“生物一軟件”化—仿生物系統化。今后的機電一體化裝置對信息的依賴性很大，并且往往在結構上是處于“靜態”時不穩定，但在動態(工作)時卻是穩定的。這有點類似于活的生物：當控制系統(大腦)停止工作時，生物便“死亡”，而當控制系統(大腦)工作時，生物就很有活力。仿生學研究領域中已發現的一些生物體優良的機構可為機電一體化產品提供新型機體，但如何使這些新型機體具有活的“生命”還有待于深入研究。這一研究領域稱為“生物——軟件”或“生物系統”，而生物的特點是硬件(肌體)——軟件(大腦)一體，不可分割。看來，機電一體化產品雖然有向生物系統化發展趨，但有一段漫長的道路要走。

5.微型機電化——微型化。目前，利用半導體器件制造過程中的蝕刻技術，在實驗室中已制造出亞微米級的機械元件。當將這一成果用于實際產品時，就沒有必要區分機械部分和控制器了。屆時機械和電子完全可以“融合”，機體、執行機構、傳感器、cpu等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型機械學是機電一體化的重要發展方向。

三、典型的機電一體化產品

機電一體化產品分系統(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統有：數控機床、機器人、汽車電子化產品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統、cad／cam系統等。典型的機電一體化元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。這些典型的機電一體化產品的技術現狀、發展趨勢、市場前景分析從略。

四、北京發展“機電一體化”而臨的形勢和任務

機電一體化工作主要包括兩個層次：一是用微電子技術改造傳統產業，其目的是節能、節材，提高工效，提高產品質量，把傳統工業的技術進步提高一步；二是開發自動化、數字化、智能化機電產品，促進產品的更新換代。

前者是面上的工作，普及工作；后者是提高工作，深層次工作。

(一)北京“機電一體化”工作面臨的形勢

1.北京用微電子技術改造傳統工業的工作量大而廣，有難度

(1)在700余家北京市屬工業系統的企業中，有60%以上的企業用微電子技術改造機床設備、工業窯爐、風機電泵、生產過程的任務還未完成需要量的一半。

(2)北京工業系統還有2000余臺機床設備亟需用微電子技術進行改造；在已改造的近6500臺機床設備中，大約有15%需進一步改造。

(3)北京工業系統尚有近250座工業爐窯亟需用電子信息技術進行改造；且610座已改造過的工業爐窯也很有進一步應用模糊技術進行二次改造的必要。

(4)北京工業系統cad應用還有較大差距。目前，北京工業品設計，cad應用率僅17%(而美、日等國已超過85%；國內先進地區也超過了30%)；cad的覆蓋率才達到11%(而全國cad應用工程領導小組指出，“八五”期間大中型企業要達到35%，中小型骨干企業要達到15%—20%；到“九五”時，按國務委員宋健的要求，基本上要甩掉繪圖板)。

(5)北京工業系統共有改造價值的各種風機電泵裝機容量50萬千瓦，尚49萬多千瓦用變調速技術進行改造的任務，占總任務量的99.5%左右。

(6)工業是全市能源消耗大戶。1992年，北京工業系統占全市能耗總量的59.5%。而北京是一個能源嚴重缺乏的城市，1992年北京工業系統萬元產值能耗折合標煤為2.47噸，比上海的1.57噸高57%，比天津的2.15噸高14%，比先進的工業化國家高近9倍。因此，北京工業系統節能降耗的任務非常重，而電力電子技術是節能降耗的王牌。

2.北京用機電一體化技術加速產品更新換代，提高市場占有率的呼聲高，有壓力。北京市的工業產品大約有3萬種，每年約開發試制新產品3000種，更新周期很長。由于更新換代速度跟不上市場變化的需要，影響了北京工業產品的競爭能力。

1993年，北京市工業系統生產的機電一體化產品約837種，在當年生產的產品品種總數中僅占7.8%左右。其中：機械局系統主要產品約1200種，機電一體化產品不到150種機電一體化產品所占比例僅4%強；儀器儀表總公司系統主要產品350種，機電一體化產品210種，機電一體化產品所占比例為60%；輕工系統主要產品總數為649種，機電一體化、智能化產品15種，機電一體化、智能化產品所占比例約2.3%；汽車工業總公司系統平均每輛汽車的總成本為3.5萬元，每輛汽車平均裝用電子產品的費用約300元，不是總成本的1%；與國外約28%的先進水平相差甚遠；與國內先進水平相差一半左右。

3.北京用機電一體化產品取代技術含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、擾民產品的責任重，有意義。在北京工業系統中，能耗、耗水大戶，對環境污染嚴重的企業還占相當大的比重，且不少地處城區和近郊區。近年來北京的工業結構、產品結構雖然幾經調整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領導部門的政出多門問題，有企業的“故土難離”“死守故業”問題，但不可否認也有優化不出理想的產業，優選不出中意的產品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業的面前，這就是發展機電一體化，開發和生產有關的機電一體化產品。機電一體化產品功能強、性能好、質量高、成本低，且具有柔性，可根據市場需要和用戶反映時產品結構和生產過程做必要的調整、改革，而無須改換設備。這是解決機電產品多品種、少批量生產的重要出路。同時，可為傳統的機械工業注入新鮮血液，帶來新的活力，把機械生產從繁重的體力勞動中解脫出來，實現文明生產。

另外，從市場需求的角度看，由于我國研制、開發機電一體化產品的歷史不長，差距較大，許多產品的品種、數量、檔次、質量都不能滿足需求，每年進口量都比較大，因此亟需發展。

(二)北京“機電一體化”工作的任務

北京在機電一體化方面的任務可以概括為兩句話：一句話是廣泛深入地用機電一體化技術改造傳統產業；另一句話是大張旗鼓地開發機電一體化產品，促進機電產品的更新換代。總的目的是促進機電一體產業的形成、為北京產業結構和產品結構調整作貢獻。

1.北京應用機電一體化技術改造傳統產業的工作重點

(1)大力采用模糊技術，工業爐窯改造應上新臺階

國內外成功的范例表明，應用模糊技術改造工業爐窯比單純用計算機和pid技術好的多。因此，我們建議今后北京在改造工業爐窯時要大力推廣應用模糊技術，到2000年，對應該進行改造但尚未改造的近250座工業爐窯要用模糊技術等先進電子信息技術改造完畢，其中采用模糊技術改造要在80%。

(2)積極采用數控技術，機床高備改造要達新水平

對機床設備的改造重點應放在經濟型數控系統的推廣應用上。根據需要和可能，到1995年，北京應該改造的機床設備(8420臺)的改造率要達80%以上，到本世紀末要改造完畢。

(3)努力推廣變頻調速技術，風機電泵改造要攀新高度

風機、電泵采用變頻調速后一般可節電20%以上，效果十分顯著。因此，在今后幾乎，北京要把交流變頻調速技術的推廣應用作為重點來抓。到1995年，應該采用變頻調速技術改造的風機、電泵要改造完60%；到本世紀末，北京的風機、電泵和其它調速電機要普遍；采用先進的變頻調速技術。

(4)優先應用cad／cam技術，工業設計水平提高要有新目標

北京工業產品更新換代慢，設計工作跟不上需求變化是重要原因之一。目前，北京工業系統cad的應用率為17%，cad的覆蓋率為11%，到1995年應分別達到20%和15%，本世紀末，要力爭分別達到55%和45%。

2.北京機電一體化產品開發的奮斗目標

(1)總體目標：到1995年全市的機電一體化產品數應不少于800種，2000年，應不少于2000種，機電產品的機電一體化率分別達到25%和60%。

(2)單項目標：

·機床數控化率：1995年，產量數控化率達5%，產值數控化率達16%；2000年，分別達12%和40%。

·汽車電子化程度：1995年，平均每輛汽車上裝用和電子產品的費用不少于1000元，在整車成本中所占比例不低于3%；到2000年分別不少于3000元，不低于8%。

·plc的開發生產能力：“八五”期間，開發能力要穩居全國首位；“九五”北京要成為全國主要的plc生產基地之一。

·“電力電子”開發生產能力：“八五”期間掌握第二代電力電子器件的批量生產技術和第三代電力電子器件的開發技術。“九五”期間第三代電力電子器件的生產要形成經濟批量。在電力電子產品應用方面，“八五”期間，開關電源、高頻電源、逆變電源要成為拳頭產品；交流變頻調速裝置要達到批量生產程度；高頻電子鎮流器要能出口創匯；“九五”，北京要形成一個具有電力電子器件、電力電子裝置研制、生產、開發、推廣綜合配套能力的高新技術產業。

·模糊控制器的開發生產能力：“八五”要把北京建成全國模糊技術控制器的開發生產基地，開發出用于工業爐窯改造，壓力、溫度、流量控制的模糊技術控制系統典型產品來；交逐步將模糊技術應用于家用電器中。1995年，空調器、洗衣機、電冰箱、吸塵器、電風扇等家用電器產品模糊控制器的普及率要分別達到15、20%、5%、15%、8%左右。到本世紀末，北京家用電器模糊技術普及率要達到50%以上。

·其它機電一體化產品的開發生產能力：微機控制多色印刷機要穩居全國第一；電子醫療儀器的開發、生產爭取在“八五”有較大突破，“九五”在品種和產量上全國領先；在“八五”期間，以30萬千瓦汽輪發電機組為代表的發電設備要形成綜合配套能力，打出規模效益來；數字化、智能化儀器儀表，自動化裝置要上品種、上批量……

總之，機電一體化技術既是振興傳統機電工業的新鮮血液和源動力，又是開啟北京機電行業產品結構、產業結構調整大門的鑰匙。如果北京完成好上面所建議的“機電一體化”發展兩方面的目標，那么，到本世紀末，北京就會形成一個銷售額超過200億元的機電一體化產業。其中，數控機床、機電一體化印刷系統、新型電子醫療設備和數字化智能化儀器儀表等機電一體化裝備銷售額可超過150億元；“電力電子”的銷售額可超過20億元；plc模糊控制器等銷售額可超過15億元；汽車電子化、自動化智能化輕工民用電器產品銷售額可超過25億元。機電一體化產業不僅是北京高新技術產業的主力軍，也是機電行業停工、待產、明虧、潛虧企業的出路所在。

五、北京發展“機電一體化”的對策

(一)加強統籌安排，協調發展計劃

目前，北京地區從事“機電一體化”研究開發及生產的單位很多。各自都有一套發展策略和計是。同時，市政府各有關委、辦、局(總公司)也有不少相應的發展計劃與規劃。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制，難免只考慮局部利益，市政府各主管部門的有關計劃和規劃，也有統一考慮不足，統籌安排不夠的問題，全市缺少綜觀全局的有權威性的發展計劃和戰略規劃。因此，建議市政府責成有關機構在進行深入調查研究、科學分析的基礎上，制定出北京統管全局的“機電一體化”研究、開發、生產計劃和規劃，避免開發上重復，生產上撞車!

(二)強化行業管理，發揮“協會”作用

目前，北京“機電一體化”較熱，而按目前的行業劃分方法和管理體制，“政出多門”是難哆的。因此，北京有必要明確一個“機電一體化”行業的統管機構，根據目前國家政治體制改革和經濟體制改革的精神，以及機電一體化行業特點，我們建議，盡快加強北京機電一體化協會的建設，賦予其行業管理職能。

“協會”要進一步擴大領導機構——理事會的代表層面和復蓋面，要加強辦公室、秘書處的建設；要通過其精明干練的辦事機構、經濟實體，組織“行業”發展計劃、戰略規劃的擬制；指導行業布點布局的調整，進行發展突破口的選擇，抓好重點工程的試點和有關項目的發標、招標工作……

(三)優化發展環境、增大支持力度

優化發展環境指通過宣傳群眾，造成一種社會上下、企業內外都重視、支持“機電一體化”發展的氛圍，如盡快為外商到北京投資發展“機電一體化”產業提供方便；盡可能為興辦開發、生產機電一體化產品的高新技術企業開綠燈；盡力為開發、生產機電一體化產品調配好資源要素等。

增大支持力度，在技術政策上，要嚴格限制耗電、耗水、耗材高的傳統產品的發展，對未采用機電一體化技術落后產品限制強制淘汰；大力提倡用機電一體化技術對傳統產業進行改造，對有關機電一體化技術對傳統產業乾地改造，對有關技術開發、應用項目優先立項、優先支持，對在技術開發、應用中做出貢獻的單位領導、科技人員進行表彰獎勵等。

在經濟政策上，要多給機電一體化科研攻關課題、開發應用項目利用科技專項基金和科技三項費用的機會；銀行發設貸款要多向機電一體化技術改進、生產合資和機電一體化產業規模化建設項目上傾斜；成立“機電一體化”發展基金，支持機電一體化生產發展等。

(四)突出發展重點，兼顧“兩個層次”

機電一體化產業復蓋面非常廣，而我們的財力、人力和物力是有限的，因此我們在抓機電一體化產業發展時不能面面俱到、平鋪直敘，而應分清主次，大膽取舍，有所為，有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是“面上”的工作，即用電子信息技術對傳統產業進行改造，在傳統的機電設備上植入或嫁接上微電子(計算機)裝置，使“機械”和“電子”技術在淺層次上結合。第二個層次是“提高”工作，即在新產品設計之初，就把“機械”與“電子”統一起來進行考慮，使“機械”與“電子”密不可分，深度結合，生產出來的新產品起碼正做到機電一體化。

我們認為，北京“機電一體化”發展，當務之急，重中之重是：

抓緊開發生產gto、gtr、vdmos等新型電力電子器件及其應用裝置——交流變頻調速器、逆變焊機、高頻電子鎮流器等，用電力電子技術進行的節能、節材為主要目的的技術改造；

抓緊推廣應用經濟型數控系統，改造機床設備；開發生產低、中檔數控系統；