下面小编整理了一些《程序设计与电路设计论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。摘要：机械制造的整体流程并不复杂，但是其实际的工艺流程复杂程度会随着加工零件的复杂程度而增加，尤其是在多曲面零件的加工和制造过程中，其实际的加工周期将会非常长。在智能化技术的支持下，技术人员可以将智能化系统控制单元嵌入机械制造控制系统中，从而为机械制造设备提供自由决策的空间。
程序设计与电路设计论文 篇1：
探析机电一体化系统在机械工程中的应用
摘要：近些年来，伴随着我国城市化建设的高速发展，推动了各个行业的发展得到了突飞猛进的提高，然而，在机械工程领域中，机械工程为了提高工作的效率都引进了机电一体化系统，机电一体化系统的合理运用能够降低机械工程运营当中的人力成本，让机械工作代替大部分的人力工作，且在机械介入工作的过程当中其工作安全性得到了保障，人员不用再进行一些高难度的操作。机电一体化系统的深入应用是我国机械工程行业发展的趋势。希望可以为相关行业的良好发展提供参考。
关键词：机电一体化系统;机械工程;应用
引言
随着当今机电一体化系统的发展，机械化已经成为机械工程发展的一个必然趋势。通过机械工程的应用，不仅实现了工作强度的有效降低，同时也进一步提升了机械工程效率与经济效益。尤其是随着机电一体化系统的应用，机械工程更是在技术水平上实现了突破性的发展。因此，在机械工程的应用与发展中，技术人员一定要加强机电一体化系统的应用研究，以此来发挥其充分优势，促进机械工程的良好发展。
1机电一体化技术概述
机电一体化技术主要以机械信息科学以及电子技术科学为基础，是在工业生产过程中融合前期设计及中期制造的一种综合性的技术体系，其集智能计算机技术及机械工程和电子技术于一体，能够落实全过程的自动化产品的开发以及生产。从技术类型角度而言，机电一体化技术涵盖有传感技术、智能技术、自动化技术、控制技术、数据计算及数据挖掘等多种技术体系，其主要内置于硬件设备及软件系统当中，由计算机控制进行智能化的加工制造。通常来讲，人们可以通过人机交互界面及智能终端等对其进行远程操作和调整。机电一体化技术的出现有效代替了传统的机械生产技术，可以满足当前多样化的机械设备的制造需求，且其编程范围随着技术的进步而不断拓展，现场编程、结合具体需求进行微调等已成为现实，极大推动了机电行业生产技术发展多样性。立足于生产制造这一核心点，机电一体化技术还能实现与其他技术体系的拓展联动，从而使多元化协同技术方案的构建成为了可能。例如，将无线通信技术及传感监测技术等与机电一体化技术相融合，能够有效突破硬件和软件的壁垒，从而构建出纯硬件数控手段，这不仅能够增强机械设备生产过程的精准度，还可以进一步确保生产流程满足实际的生产需求。
2机电一体化技术的应用优势
2.1生产安全性较高
在机电一体化技术的支持下，制造人员能够充分发挥电子信息系统与计算机技术的优势，对机械生产进行自动监视、断电保护等工作。在这种环境下，机械设计制造的安全性得以保障。机电一体化控制系统对电压及电流变化的感知较强，当发现有异常变化或设备超负荷运转时，该系统能够自行断电并发出警报，避免设备中的电子元件受到损坏。以内燃机生产为例，由于当前对内燃机的产品性能有着较高的要求，工作人员就可以通过程序设计与电路控制，推动内燃机生产流程的自动化发展。这不但可以有效提高内燃机的切割精度，还能为其生产流程的安全性提供保障，有助于满足我国对内燃机行业的生产需求，实现大型机械设备研发和生产目标的落实。
2.2可操控性较强
机电一体化技术在设备操控与维护方面具有较强的应用优势。在实际的生产过程中，相关设备通过发挥自身的数字显示、程序控制、计算机操作等功能，降低了设备操作人员的使用难度。生产设备按照既定的程序完成生产工作，使整个生产流程中的设备保持高度的协同性与连续性，无须工作人员参与。随着机电一体化应用的不断深入，该技术与机械工程行业的关联性愈发紧密。
2.3降低人力成本
机械工程属于大型工程项目，在工程的开展期间需要耗费巨大的人力成本，过去机械工程主要依靠人力劳动方式进行生产，这种生产方式不但落后，其生产效率跟不上生产需要，且在生產过程当中会具有一定的危险性，经常会造成不必要的人员伤亡。当机械工程当中逐渐加入机电一体化痛的时候，人们就能够通过电脑远程控制的技术来实现生产，传统的人力劳动变为了人为操作模式，不但简化了工作流程，且提高了生产的效率，能够在工作当中有效降低人员的工作压力，因此机械工程单位能够相应的减少人员成本的投资，给企业带来更高的经济效益。通过机械工程系统化和自动化的运作，能够准确抓住生产当中的重点，让产品可定制性更加高，更容易满足目标客户的需求，对于未来机械工程的发展是有重大意义的。
3机电一体化系统在机械工程当中应用
3.1虚拟技术的应用
在机电一体化系统中，虚拟技术主要是借助于多媒体技术、计算机制图技术、图片模式识别技术以及传感技术等的支持，将用户的实际设计要求作为基础来进行一个三维立体场景的构建。将该技术应用到农业机械工程中，可实现机械的动态建模，以此来实现整个机械三维立体模型的全方位构建，并通过这个模型来全面展示机械的外形及其所有的实体结构。就本质而言，虚拟技术也属于集成技术的一种，将该技术应用到机械工程中，可按照机械设备的实际运动过程的具体特征来进行相应的几何模型、运动模型以及物理模型等的构建，这样便可在最初的设计环节对机械做到最佳优化。同时，通过虚拟技术的应用，也可以将机械结构更加直观地展示给用户，以便用户对机械工程做到全面了解，且能够将机械工程的运行场景展示给用户，向其传输一些极端状况的应急技巧，这样便可有效降低机械工程运行故障所带来的不利影响，为其安全稳定运行提供良好保障。
3.2实时监控中的应用
机电一体化系统在机械工程当中应用之后，就意味着有了连带的监控系统，在依托电子系统对于机械系统进行控制之后，电子系统可以直接获取传动系统，液压系统等机械系统方面的详细数据。因此以电子系统为主导，在机械设备发生故障之后，电子控制系统可以根据不同的故障原因给出相应的解决方案，且电子控制系统与报警器相连，一旦发生故障就会切断故障区域的运作，并且做好故障数据的反馈工作。甚至目前发展先进的电子系统能够实现自己解决系统当中的错误，通过事先写入的程序实现自我查错，避免了因为系统错误导致生产停止。但目前该领域还需要继续进行研究，提高电子控制系统的智能性，提高技术的熟练程度。
3.3高精度GPS技术的应用
在机械工程中，高精度GPS系统主要是借助于传感技术、超声波技术以及GPS拆分技术，精准地将机械工程设计参数、三维坐标、仪表显示参数等各种详细信息反馈给计算机，它是机电一体化系统中的一种新型技术形式。但是就目前来看，这种技术形式的应用范围比较有限，仅在一些机械工程中用来进行机械的混合作业控制。通过该技术的应用，可以让工作人员及时发现机械工程运行中存在的异常，并对可能会发生的故障做出科学判断，以便及时处理相应的异常，避免机械故障所带来的不利影响，确保机械工程的安全可靠运行，并进一步提升其运行质量与效率，满足机械工程实际需求。
结语
在我国当前的机械工程中，机电一体化技术的应用可以有效提高生产效率，保障生产安全，从而促进企业经济效益的提高，为我国机械工业的现代化、智能化发展奠定基础。由此，本文对机械工程中机电一体化的应用进行研究，通过对机电一体化技术的应用优势进行分析，提出了其在虚拟技术、实时监控、高精度GPS技术等方面的应用，以促进设备生产效率的提升。
参考文献
[1]肖兴文.机电一体化技术在工程机械中的应用研究[J].科技风，2021（20）：171-172.
[2]侯效华.机电一体化技术在机械制造业中的应用[J].内燃机与配件，2021（12）：200-202.
作者：施华军
程序设计与电路设计论文 篇2：
机械制造的智能化技术与机电一体化的融合研究
摘要：机械制造的整体流程并不复杂，但是其实际的工艺流程复杂程度会随着加工零件的复杂程度而增加，尤其是在多曲面零件的加工和制造过程中，其实际的加工周期将会非常长。在智能化技术的支持下，技术人员可以将智能化系统控制单元嵌入机械制造控制系统中，从而为机械制造设备提供自由决策的空间。与普通机械制造过程不同，结合了智能化技术的机械制造流程对人工行为的依赖程度较低，这就促使其可以降低人为误差。更为关键的是，在机电一体化技术的支持下，智能化技术的应用形式将会更加灵活，相关的机械制造流程也会在这种综合性的加工技术影响下实现更高的加工制造效能，相应的工艺灵活程度也会显著提升。
关键词：机械制造;智能化技术;机电一体化;融合研究
引言
随着信息时代的到来，为机械工程提供了模式转换的可能性。随着现阶段机械化生产的推广，劳动生产率的显著提高，这是与智能化融合的优先体现。因此，未来机械工程的发展已经是为了加强信息工程与机械工程的有效融合，应该不断探索机械工程的智能化发展。根据这一要求，智能机械工程的发展可以消除机械工程对实现机械工程可持续发展的一些负面影响。因此，智能化机械化将成为未来社会生产发展的必然趋势。基于此，本文针对机械制造的智能化技术与机电一体化的融合展开讨论，以供参考。
一、智能化技术与机电一体化技术融合应用优势
（一）生产安全性较高
在机电一体化技术的支持下，制造人员能够充分发挥电子信息系统与计算机技术的优势，对机械生产进行自动监视、断电保护等工作。在这种环境下，机械设计制造的安全性得以保障。机电一体化控制系统对电压及电流变化的感知较强，当发现有异常变化或设备超负荷运转时，该系统能够自行断电并发出警报，避免设备中的电子元件受到损坏。以内燃机生产为例，由于当前对内燃机的产品性能有着较高的要求，工作人员就可以通过程序设计与电路控制，推动内燃机生产流程的自动化发展。这不但可以有效提高内燃机的切割精度，还能为其生产流程的安全性提供保障，有助于满足我国对内燃机行业的生产需求，实现大型机械设备研发和生产目标的落实。
（二）保证机械制造精度
机电一体化数控技术在机械制造中应用，能够对整个制造过程中所产生的数据以及参数进行采集和分析，确保机械制造过程中数据以及参数的准确性。机电一体化数控技术，通过对机械制造中的数据进行分析，能够及时发现机械制造数据存在的问题，保证机械制造质量。数控技术能够对机械制造过程进行管理，保证机械制造工作能够正常开展。机械制造生产过程中，会出现信号干扰等情况，导致机械制造参数以及数据出现问题，数控技术能够消除信号干扰，保证机械造精度。数控技术还能够储蓄机械制造过程中产生的数据参数，为工作人员提供机械制造数据依据，工作人员可以通过数据以及参数对比，对机械制造数据参数进行调节，保证机械制造生产质量。
（三）完善工业化系统
虽然我国工业机械制造行业不断发展，工业机械制造水平也有明显提升，但是在整个工业机械制造系统中还存在较多的不足，在机械制造控制系统以及机械加工方面还存在较多的不足。在机械制造中应用数控技术，能够完善机械制造控制系统，有利于促进我国机械制造水平不断提升。数控技术在机械制造中应用，能够推动技术人员对机械制造践行分析以及研究，发现工业机械制造发展中存在稳定问题以及阻碍，并能够利用数控技术解决工业机械制造中存在问题，不断完善以及优化机械制造系统，保证机械制造行业水平能够稳步提升。
二、智能化技术与机电一体化融合应用技术分析
（一）高速数据分析技术与智能决策技术
在融合了智能化技术的机械制造数控中心中，其集控单元往往与智能化数据分析单元相联系。现阶段，大多数数控加工中心都会在接口拓展结构中加入与网络信息相关的拓展接口，通过应用此类接口，可以实现对数控加工中心的网络化管理。从其智能化技术应用形式的角度分析，在此类机械制造数控加工中心的运行过程中，集控单元会根据预设程序对走刀路径进行模拟，并以可视化的结果表示走刀路径的合理性，此时，工作人员即可根据实际的走刀路线对加工路径进行再次优化和模拟，从而筛选出更加合理的加工工艺流程。在此过程中，与智能决策相关的技术应用模组会对数控加工中心的工艺加工习惯进行记录，也对机械制造的各种工艺环节进行大数据分析，从而结合此类数据的特点，对与数据相关的加工行为进行筛选和记录，这样在后续加工过程中，如果需要执行相似或者相同的加工动作，即可直接应用先前积累的数据。这种以数据分析为基础的智能化技术应用形式即为高速数据分析技术应用形式，而此种技术应用形式需要以智能决策技术为基础。现阶段，在智能化的数控加工中心中，已经实现了动态捕捉摄像视角的布置，系统可自行对加工条件和加工状态进行诊断，从而实现自由度更高的自主决策过程。
（二）工程机械智能化检测与相关技术
随着传统制造业的提升，工程机械智能化在项目建设过程中的监控和事故诊断方面发挥着重要作用。在发生事故时，智能操作可以让员工远程执行任务，及时维护和修理故障设备，从而防止工程事故进一步升级。随着微型机械的发展，智能工程机械开始在该领域得到广泛应用。例如，在现代医疗和军工行业，很多仪器设备都需要非常精密的灵敏度和精密的做工。如果只有人工操作，微型仪表、传感器等微型机械工具将难以达到标准要求。智能施工机械的引入将能够弥补这些缺点。在设备监控方面，微型机械产品工程机械智能化优势得到极大提升。通过在机械设备中安装电子监控设备，可以保证对工程机械的实时监控和管理，在机器出现故障时分析事故原因，从而最大限度地减少企业的损失。
（三）结构微调与微动控制技术
在动态反馈技术与智能调节技术的支持下，在机械制造过程中，在智能化技术与机电技术结合之后，即可实现对系统动作的微动控制，而这种微动控制往往基于具体的机械结构。实际上，这种微动控制结构在现阶段已经得到了应用，包括波士顿公司生产的测试机器人以及航空战斗飞机的微控系统中，均应用到了这种相对智能化的微动控制技术。从这种技术的具体应用形式角度分析，结构微调与微动控制技术也是全流程巡航技术的一种，其可以根据系统的运行状态数据，对系统的运行特点进行分析。尤其是在涉及定位控制以及定点动作传导时，微动控制系统会对相应的控制动作进行细化分析，从三维空间的角度对控制点的移动行为进行标定，这样即可实现相对稳定、准确的定位控制。但是在这个过程中，数据的运算量往往异常巨大，需要大数据技术以及超级计算技术的支持，这就导致此类技术的应用成本相对较高，与此类设备相对应的机械结构制造标准也具有较高的要求。
结束语
总而言之，在经济发展新时期，机械制造的智能化技术与机电一体化技术相互融合的发展需求明显增加，这种技术融合的过程也是智能化技术发展的过程。在此过程中，工作人员需要从技术应用实践出发，积累技术应用实践经验，并结合此类技术应用经验，优化智能化技术的应用形式。在未来的发展过程中，机电一体化數控技术会向着高精度、高效率、柔性化、复合型、多轴化控制、智能化方向发展。
参考文献：
[1]何峰.机电一体化数控技术在机械制造中的应用探讨[J].内燃机与配件，2020（23）：79-80.
[2]程尤亚，王明月.机电一体化技术在机械设计制造中的应用研究[J].南方农机，2020，51（20）：141-142.
[3]钱伟，周海燕.机械制造智能化发展的相关问题分析[J].南方农机，2018，49（2）：1.
[4]冯超.机械制造智能化的发展趋势探析[J].通讯世界，2018（1）：325.
[5]马海丰.机械制造智能化发展趋势分析[J].吉林广播电视大学学报，2018（1）：111-112.
作者：代贤龙
程序设计与电路设计论文 篇3：
一种浮漂式液体密度计的设计
【摘 要】密度作为常用的物理量之一，通过对密度的检测可以得到很多有用的信息。目前我国在石油化工、造纸、食品加工、纺织印染等很多行业都需要测量液体的密度，因此给密度计的设计提供了广袤的市场。能快速便捷、准确可靠的測得被测液体的密度可以提高生产力，节约大量人力物力。本文提出了一种基于STC12C5A60S2单片机的压力式液体密度计。该密度计以今市场上的浮子式密度计为基础，在其原有的结构框架上加装压力传感器与激光测距模块进行改进而来。通过测量压力与距离两个物理量以实现对于液体密度的实时在线的精确测量。
【关键词】密度计;流体静力平衡原理;密度测量;单片机设计
一、研究背景及意义：
目前市面上比较流行的几款密度计为：浮子式密度计、静压式密度计、振动式密度计、放射性同位素密度计。它们基于的原理大致上可以分成两种：一是利用相同量不同密度的液体的重量的不同进行测量，二是利用不同密度液体的微观性质（分子间距）不同进行测量的。根据调查可知，它们存在以下几个问题：一般直接投入被测液体中使用的密度计大多需要人眼度数，误差较大且不方便读取，因此无法用于一些高精度的测量;可以精确的测量液体密度的，如电子密度天平，需要对被测液体取样，测量过程较前者更为繁琐，不适合对液体进行实时的监测;而那些可以直接投入液体中使用并能实时测量自动读数的装置，如差压式密度计，往往体型笨重，一般对测量场地有要求且价格高昂。根据以上总结出的当前市场上的密度计存在的不足，本文基于浮子式密度计，在其基础上进行改进，做出此密度计：它既可以实时测量液体当前密度，准确的显示出数值，又使用方便，不需要有人为的取样等操作，同时成本低廉、价格适中，以适用于大部分场合。
二、国内外研究现状：
液体密度计是测定液体密度的仪器。数显液体密度计是将现代微电子技术与传统密度计相结合而研发出来的新型比重测试仪器。[1]液体的密度无法直接测量，密度值的获取都为间接测得，目前较为精准的直接在线测量液体密度测量方法是振动管式、放射源同位素与差压法。[2]差压式密度计易受安装位置及所测量流体周围波动的影响产生误差，对所测液体所处的环境有较高限制。[3]放射源同位素密度计是利用的射线强度与被透射流体密度的指数成反比关系的原理制成，原理上不可避免的受到放射性物质衰变随机性的影响。[4]振动管密度计利用电子反馈系统将其维持在谐振状态，当液体进入U型管时，振动管的共振频率发生变化测量密度。[5]但由于机械惯性作用，得到谐振需要一定的时间，且装置内有精细器件，不适合在露天恶劣环境下使用。
利用液体静压力称量法的制成的密度计大多用于低精度的测量，[6]基于此制成的一些高精度密度计也多用于实验室测量。[7]李明等 提出了一种内置型全浸浮子液体密度测量仪。该测量仪测量时需将整套装置浸没在液体中，液面下方环境未知，传感器需要与液体接触才可进行测量，增加了不确定的因素。[8]姚久民 等利用力传感器、浮子、数据采集器制作了一款液体密度的实时测量系统。但是不难发现这种测量方法需要外界提供固定的支架以安装力传感器，对测量场地有要求。以上两种在测量过程中均采用有线传输方式，不宜在恶劣的环境中使用。
三、研究内容：
3.1测量原理：根据阿基米德原理可知，重物所受浮力为排开液体的重量。[9]如果排开全部体积液体的重量都不足以抵消物重，物体将下沉。如果在物体适当的位置设置适量浮漂，将物体投入液体中时不仅受自身排开液体所带来的浮力，还受浮漂对它向上的托力，便可以抵消物体的重力（M=F浮力 +F托力），使之漂浮在液面上。其中物体所受浮力为物体排开液体的重量ρ液gV排，如果浸入液体中的物体形状规则，则可以用传感器件测量获得。F托即为浮漂对重物的托力，其大小等于此时浮漂所受的压力，这个值同样可以用敏感元件测得。而M为已知量，通过对V排和F托的测量即可测出液体的密度。
3.2装置结构：本密度计由漂浮支撑部分和电子测量部分两部分组件构成。
3.2.1.漂浮支撑部分是基于阿基米德原理和流体静力学原理，利用当今市场上的浮子式密度计为基础，在其原有的结构框架上进行改进而来。如图所示，其主体为一个密封的钟罩，为使它能稳定的漂浮在液面上，需要将其重心上移，因此要使重量集中在底部，同时将浮漂安装在罩体与液面接触的部分。为了使排开液体的体积可以测得，就要使钟罩浸入液体中的部分形状规则，我们采用一大圆柱套筒将钟罩套住，底部两筒缝隙用环形密封，并在此空间内装入重物，因此排开液体的体积为环形的底面积×浸入液面的深度。为了使浮漂所受压力可以测得，我们通过一根可伸缩连杆将钟罩与浮漂相连，并在其间嵌入压力传感器。
3.2.2.电子测量部分主要由激光测距模块和压力传感模块构成，激光测距传感器固定在钟罩顶端，测量其到浮漂的距离经数据采集A/D转换输入数据至51单片机经计算得出得出套筒浸没液体的高度，并计算求出排开液体体积。由压力传感器测出浮漂对整个套筒的支撑力，经数据采集和A/D转换输入数据至单片机。当两个数据都进入单片机时，再经计算可算出液体密度
图1.产品结构框架
3.3电路构成：本装置使用FSR402薄膜压力传感器与VL53L0X激光测距模块作为测量压力与距离的传感器，主板由单片机系统（STC12C5A60S2）、程序下载部分、供电部分、显示部分、引出串口部分组成;
图2.工作原理流程图
四、装置特点：
1.功能上：操作便捷，自动读数，实时在线测量，通过测量压力与距离得出正确读数。将装置投入被测液体中即可通过液晶显示屏直接显示出密度值，无需人眼进行读数或者取样等其它操作，简化了测量过程，减小了人为误差。在此基础上可以实现对液体密度的实时监测与测量，以确保生产过程中密度值不会出现较大波动。同时本装置是通过对压力值和距离的测量实现的密度值的获取，实现了传感器功能的转化。
2.结构上：结构巧妙，无需复杂的电路结构，利用测量结构上的创新简化了电路的复杂程度，拓宽了应用场合。钟罩底部规则的形状使排开液体积易于测得，钟罩与浮漂之间的均匀传力杆也使浮漂托力易于测得。较同类型密度计简化了程序设计与电路设计的难度，降低了成本。同时传感器件对密度为间接测量，敏感元件不需与液体直接接触即可测得密度值，避免了腐蚀液体对电子装置的腐蚀。
五、测试结果及结论：
经过数次测试，测得装置在几种不同密度的液体中的使用情况显示，装置在900Kg/m3-2000Kg/m3 的范围内均可使用，其中在1100 Kg/m3左右测得的数据最为准确。在实际生产生活中由于水质的密度不确定，测量条件较差，普通压力密度计在极端环境下工作性能下降，因此产品适用于一些污染高、液体密度变化程度较大的场所，如造纸厂、污水处理厂、石油化工厂等。
参考文献：
[1]张欲晓，樊尚春.液体密度传感器[J].计测技术，2006，26（1）：1-3.
[2]毛冬梅.差压式密度计在选煤厂中的应用与改进[J].工矿自动化，2013（3）.
[3]王海群，曹义，张玉贵，et al.差压式重介煤浆密度计的设计及实现[J].矿山机械，2011，39（2）：109-112.
[4]赵知礼，刘慧颖.DDM-1便携式振动管液体密度计的研究[J].石油管材与仪器，2001，15（4）：28-30.
[5]邱国盛，孟现阳，吴江涛.高压振动管密度计实验系统的改进[C]// 中国工程热物理学会.2012.
[6]顾英姿，陈朝晖，许常红，et al.液体静力称量法液体密度测量及其不确定度评定[J].计量技术，2006（6）.
[7]李明.内置型全浸浮子双向测力式液体密度测量仪[J].石油与天然气化工.
[8]姚久民，战琳.液体密度的实时测量[J].唐山师范学院学报，2008，30（2）：15-17.
[9]李剑，董晓章.阿基米德原理演示仪：.
（作者单位：河北大学）
作者：闫泽昊