第一篇：微處理器課程設(shè)計(jì)

微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告

題目： 基于ARM CORTEX M3的

串行數(shù)據(jù)處理編程

課程： 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

學(xué)院： 機(jī)電學(xué)院

學(xué)生： 孫?。?011084040015）指導(dǎo)教師： 盧有亮

2013/12/07 1.題目要求及分析

1：說明：

1.工程描述：串口1接收到的1組嚴(yán)格按以下格式的數(shù)據(jù)，7個字節(jié)，格式為： FA LED1 LED2 LED3 LED4 校驗(yàn)和 FE 其中LED1到LED4的取值為0或1 若LEDN為1，將燈N點(diǎn)亮，否則燈N熄滅

2：要求：

1）.在串口中斷服務(wù)程序void USART1_IRQHandler(void)中用C語言編寫代碼接收數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)（若干個字節(jié)的數(shù)組）

2）.不允許在中斷服務(wù)程序中判斷校驗(yàn)和是否正確，不允許在中斷服務(wù)程序中點(diǎn)亮和熄滅燈，校驗(yàn)和點(diǎn)亮和熄滅燈的操作應(yīng)該在主程序中執(zhí)行。

3）.要求每接收到一組數(shù)據(jù)都能進(jìn)行處理，當(dāng)未接收完一組數(shù)據(jù)的時候不應(yīng)去對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 4）.要求對硬件的操作采用寄存器編程方式,不使用庫函數(shù)

3：分析：

1）.由題目要求可知，本設(shè)計(jì)是通過串口進(jìn)行通訊，而且傳輸方式為異步傳輸。在正確發(fā)送完7字節(jié)數(shù)據(jù)以后四個LED會根據(jù)收到的具體數(shù)據(jù)改變亮滅狀況。

2）.2.資料查找和學(xué)習(xí)過程

參考資料： STM32中文參考手冊 高密度STM32 其他資料和示例代碼等

1.芯片簡介與選材

STM32 系列芯片是ST（意法半導(dǎo)體）公司近年來推出的一款基于Cortex-M3 核心的ARM 芯片，以其高性能、易上手和低價位的特點(diǎn)迅速得到推廣。器件的選型為高密度的STM32F103VET6，目的是能適合一般項(xiàng)目的需要，而價格也控制在30元以下，又避免由于FLASH和RAM太小造成的瓶頸。因?yàn)橐堞藽/OS和μC/GUI，需要一定的FLASH和SRAM的。

2.串口

1）的基本概念

在STM32的參考手冊中，串口被描述成通用同步異步收發(fā)器(USART)，它提供了一種靈活的方法與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的外部設(shè)備之間進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換。USART利用分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。它支持同步單向通信和半雙工單線通信，也支持LIN（局部互聯(lián)網(wǎng)），智能卡協(xié)議和IrDA（紅外數(shù)據(jù)組織）SIR ENDEC規(guī)范，以及調(diào)制解調(diào)器(CTS/RTS)操作。它還允許多處理器通信。還可以使用DMA方式，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。

USART通過3個引腳與其他設(shè)備連接在一起，任何USART雙向通信至少需要2個引腳：接受數(shù)據(jù)輸入(RX)和發(fā)送數(shù)據(jù)輸出(TX)。

RX: 接受數(shù)據(jù)串行輸入。通過過采樣技術(shù)來區(qū)別數(shù)據(jù)和噪音，從而恢復(fù)數(shù)據(jù)。TX: 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)發(fā)送器被禁止時，輸出引腳恢復(fù)到它的I/O端口配置。當(dāng)發(fā)送器被激活，并且不發(fā)送數(shù)據(jù)時，TX引腳處處于高電平。在單線和智能卡模式里，此I/O口被同時用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

2）串口的如何工作的

一般有兩種方式：查詢和中斷。

（1）查詢：串口程序不斷地循環(huán)查詢，看看當(dāng)前有沒有數(shù)據(jù)要它傳送。如果有，就幫助傳送（可以從PC到STM32板子，也可以從STM32板子到PC）。

（2）中斷：平時串口只要打開中斷即可。如果發(fā)現(xiàn)有一個中斷來，則意味著要它幫助傳輸數(shù)據(jù)——它就馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。同樣，可以從 PC到STM3板子，也可以從STM32板子到PC。

3）芯片STM32F103的串口配置

實(shí)驗(yàn)中使用的芯片STM32F103VET6，內(nèi)置3 個通用同步/異步收發(fā)器(USART1、USART2 和USART3)，完全支持RS232 協(xié)議，且有更高的傳輸速率。接口電平匹配芯片選擇高速且兼容3.3V 單片機(jī)的MAX3232（其外圍電路與MAX232 同）。下面將對庫函數(shù)的使用方法、I/O 端口和串行口的配置分別進(jìn)行說明。

ST 公司給出了整個芯片外設(shè)的固件庫，只需簡單配置即可使用。首先把固件庫中LibrariesCMSIS

CoreCM3 里面的6 個文件加入到工程中去，里面有啟動文件、寄存器和變量定義文件，是使用庫編程必不可少的文件； 然后在工程中加入實(shí)驗(yàn)中用的stm32f10x_rcc.c/stm32f10x_gpio.c 和stm32f10x_usart.c3 個文件分別用來配置時鐘、端口和串口。完成后的文件列表如圖中虛線框內(nèi)所示。

重點(diǎn)講述STM32 串口配置的方法。首先STM32要初始化時鐘和外設(shè)，然后才能在主函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)具體功能。

3.代碼和分析

程序代碼：

匯編部分：

AREA |DATA|,CODE,READONLY ENTRY;ldr r13,=0x1000 IMPORT main b main END C部分：

#include #include #include #include #include #include #include #include

//所有STM32外設(shè)驅(qū)動 #include “stm32f10x_lib.h”

typedef

unsigned char INT8U;typedef

char INT8S;typedef

unsigned int

INT16U;typedef

int

INT16S;typedef

unsigned long INT32U;typedef

long INT32S;

#define led_gpio GPIOC//((GPIO_TypeDef *)GPIOC_BASE)//*LED*// #define led1 GPIO_Pin_6 //led1 連接在GIIOC_6 #define led2 GPIO_Pin_7 //led2 連接在GIIOC_7 #define led3 GPIO_Pin_8 //led3 連接在GIIOC_8 #define led4 GPIO_Pin_9 //led4 連接在GIIOC_9 #define led_on1 GPIO_SetBits(led_gpio,led1)#define led_on2 GPIO_SetBits(led_gpio,led2)#define led_on3 GPIO_SetBits(led_gpio,led3)#define led_on4 GPIO_SetBits(led_gpio,led4)#define led_off1 GPIO_ResetBits(led_gpio,led1)#define led_off2 GPIO_ResetBits(led_gpio,led2)#define led_off3 GPIO_ResetBits(led_gpio,led3)#define led_off4 GPIO_ResetBits(led_gpio,led4)

#define

USART_RECV()USART1->DR #define USART_RECV_WAIT(x){ while(!(UCSRA1->SR &(1<DR;}

INT8U

RecvStr[6];//*串口接收到的指令: 0xFA(開始)+0x00/0x01(LED1)+0x00/0x01(LED2)+0x00/0x01(LED3)+ 0x00/0x01(LED4)+0x00~0x04(校驗(yàn))+ 0xFE(結(jié)束))*// INT8U

DataN=0;

//串口接收數(shù)據(jù)的個數(shù)

void

USARTInit(void);void USART1_TRQHandler(void);void led_init(){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//開啟gpio c 時鐘信號

//*RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);*//

//設(shè)計(jì)全部4個 LED指示燈信號為輸出

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = led1 | led2 | led3 | led4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(led_gpio, &GPIO_InitStructure);}

int main(void){ USARTInit();

while(1){

if(DataN >= 6)

{

//DataN>=6表示串口已經(jīng)收到了整組數(shù)據(jù) if((RecvStr[0] == 0xAA)&&(RecvStr[6] == 0xFE)&&(RecvStr[1]+RecvStr[2]+RecvStr[3]+RecvStr[4]==RecvStr[5]))//先檢查

{

if(RecvStr[1]==0x01)//for(i = 0;i <= 4;i++){ if((RecvStr[i]==0x01)led_oni }

led_on1;

else if(RecvStr[1]==0x00)

led_off1;

if(RecvStr[2]==0x01)

led_on2;

else if(RecvStr[2]==0x00)

led_off2;

if(RecvStr[3]==0x01)

led_on3;

else if(RecvStr[3]==0x00)

led_off3;

if(RecvStr[3]==0x01)

led_on3;

else if(RecvStr[3]==0x00)

led_off3;

if(RecvStr[4]==0x01)

led_on4;

}

else if(RecvStr[4]==0x00)

led_off4;

}

DataN = 0;

//處理完成, 可以再次接收數(shù)據(jù)

} } void USARTInit(void){ RCC->APB2ENR|=1<<2;

//使能PORTA口時鐘

RCC->APB2ENR|=1<<14;

//使能串口時鐘

GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;

GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO狀態(tài)設(shè)置

RCC->APB2RSTR|=1<<14;

//復(fù)位串口1 RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止復(fù)位

//*波特率設(shè)置*// USART1->BRR=9600;// 波特率設(shè)置

USART1->CR1|=0X200C;//1位停止,無校驗(yàn)位.// USART_CR1|= 0x00002000;//將USART_CR1寄存器的UE置1來激活USART。編程USART_CR1的M位定義字長

// USART_CR2|= 0x00000000;//在USART_CR2中編寫停止位的個數(shù)

// USART_BRR = 9600;

//利用波特率寄存器USART_BRR選擇希望的波特率。

// USART_CR1|= 0x00000004;//設(shè)置USART_CR1的RE位。激活接收器，使它開始尋找起始位。

}

void USART1_TRQHandler(void)//USART中斷處理 {

//在這里面添加串口數(shù)據(jù)接收中斷處理程序

INT8U temp;

//中間變量

temp = USART_RECV();//讀取串口收到的數(shù)據(jù)

if(temp == 0xFA)

{

//如果收到禎頭, 那就得重新記數(shù)據(jù)

DataN = 0;

}

else if(DataN < 6)

{

//否則當(dāng)DataN小于4，繼續(xù)收數(shù)據(jù)

DataN++;

}

RecvStr[DataN] = temp;//將當(dāng)前數(shù)據(jù)存到串口指令數(shù)組里 }

4.代碼流程圖

添加庫函數(shù) 對GPIO端口的宏定義

狀態(tài)寄存器初始化

開啟時鐘信號 使能串口時鐘

選擇合適波特率

定義中斷處理

設(shè)置LED輸出信號

開始接收數(shù)據(jù)

判斷數(shù)據(jù)的完整與準(zhǔn)確性

完整則編碼LED燈表示

不完整恢復(fù)中斷繼續(xù)接收

5.心得體會

通過本次設(shè)計(jì)理解和掌握ARM的串行口工作原理。學(xué)習(xí)了UART的基本知識和基于stm32編程配置、實(shí)現(xiàn)UART通訊，學(xué)會了串口調(diào)試助手或超級終端的使用。

對微處理器的構(gòu)成和stm32的具體功能有了更深的了解和認(rèn)識。并且熟悉了c程序的編寫以及匯編語言和c語言混合編程的實(shí)現(xiàn)，對以后嵌入式的學(xué)習(xí)起到了啟發(fā)和推動作用。

在設(shè)計(jì)過程中也意識到了自己在許多方面的不足，比如基礎(chǔ)知識的不牢固，工具軟件使用等方面的問題，但在同學(xué)的幫助之下還是基本完成了任務(wù)。自己以后會以此為戒，多動手實(shí)踐，將理論知識與具體操作結(jié)合，加深理解，才能更好的學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)。

第二篇：微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)教學(xué)大綱

《微處理器系統(tǒng)原理及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

課程編號：20082008 學(xué) 時 數(shù)：80

適用專業(yè)：通信工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息工程 學(xué) 分 數(shù)：5

開課學(xué)期：第5 學(xué)期

先修課程：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用、軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、C語言 執(zhí) 筆 者：閻波

編寫日期：2009.12

審核人（教學(xué)副院長）：

一、課程性質(zhì)和目標(biāo)

授課對象：本科生 課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課 教學(xué)目標(biāo)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域進(jìn)入后PC時代，微處理器的應(yīng)用幾乎無處不在；而以應(yīng)用為中心、軟硬件可剪裁的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品（也即嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品）也已成為我國信息產(chǎn)業(yè)新的市場增長點(diǎn)。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)已成為通信、雷達(dá)、自控、微電子等研究應(yīng)用領(lǐng)域的合格工程師應(yīng)掌握的基本技術(shù)和技能。本課程根據(jù)高年級本科人才培養(yǎng)、新技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的需求而開設(shè)，是工科電工電子類非計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向全校各專業(yè)本科生授課。

本課程在加強(qiáng)計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識的基礎(chǔ)上，選用ARM作為核心芯片，并引入先進(jìn)的EDA/AISC技術(shù)講解了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立較全面的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識架構(gòu)，并掌握嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及接口技術(shù)的硬/軟件設(shè)計(jì)核心技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域分析問題和解決問題的初步能力，著眼對學(xué)生綜合能力、特別是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，能夠最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索未知的興趣，從而有效提高學(xué)生的工程素質(zhì)。

二、課程內(nèi)容安排和要求

（一）教學(xué)內(nèi)容、要求及教學(xué)方法

本課程的主要內(nèi)容包括微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)兩大部分，其中重點(diǎn)為微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，難點(diǎn)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。詳細(xì)教學(xué)內(nèi)容及要求安排如下：

1.微處理器系統(tǒng)概述（6學(xué)時）（課件chap0、chap12）

? 理解本課程的研究內(nèi)容及定位；

? 理解嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的異同；（教材chap1）? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；（教材chap1）

? 掌握計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（指令集、存儲器讀寫、I/O控制方式）和計(jì)算機(jī)組成原理（CPU結(jié)構(gòu)、存儲器組織、總線及接口）涉及的不同領(lǐng)域及其相互之間的關(guān)系；（教材chap1）? 掌握馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特征，以及計(jì)算機(jī)的基本工作原理與工作流程；（教材chap2）? 掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能基本評測技術(shù)和指標(biāo)；（教材chap1）? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與組成技術(shù)的發(fā)展趨勢；（教材chap2）? 了解微電子技術(shù)的發(fā)展及其對計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的影響；（教材chap1）2.微處理器體系結(jié)構(gòu)（8學(xué)時）（課件chap3）

? 掌握CPU基本功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)（體系結(jié)構(gòu)）；（教材chap3）

? 掌握CPU基本硬件（控制單元、數(shù)據(jù)通路）設(shè)計(jì)技術(shù)（組成原理）；（教材chap2、chap3）

? 掌握指令系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要素，包括指令功能、指令格式及尋址方式的確定；（教材chap2、chap3）

? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中CPU體系及組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，理解隨機(jī)邏輯、微碼、流水線、超標(biāo)量等不同微處理器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)；（教材chap3）? 理解CISC與RISC結(jié)構(gòu)的差異；（教材chap3）? 理解流水線的工作原理及沖突；（教材chap3）

? 理解微處理器系統(tǒng)硬件與軟件兩者之間的相互影響；（教材chap3）

3.存儲系統(tǒng)（8學(xué)時）（課件chap24-Mem）

? 掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲器的分層體系結(jié)構(gòu)（教材chap2）及地址映射技術(shù)（教材chap4）；

? 掌握存儲器的基本存取原理，包括存儲單元工作原理、編址技術(shù)及存放技術(shù)等；（教材chap2）

? 理解采用不同讀寫機(jī)制的存儲技術(shù)的特點(diǎn)，如LIFO、FIFO、多端口等；（教材chap2）? 理解存儲器（芯片）的主要性能指標(biāo)；（教材chap4）? 掌握主存儲器擴(kuò)展設(shè)計(jì)技術(shù)；（教材chap4）

? 了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的存儲技術(shù)及存儲產(chǎn)品；（教材chap2）4.總線與接口（14學(xué)時）（課件chap24-Mem）

? 掌握總線的組織形式及關(guān)鍵要素（帶寬、時序、仲裁）；（教材chap2）? 掌握串行通信（總線）的基本特性；（教材chap2）

? 掌握輸入/輸出系統(tǒng)基本控制方式的特點(diǎn)及適用條件；（教材chap2）

? 掌握接口電路的基本結(jié)構(gòu)及地址映射、地址譯碼、總線隔離等關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)；（教材chap4）

? 掌握無條件、查詢及中斷控制接口的硬件及驅(qū)動設(shè)計(jì)方法；（教材chap4）

? 理解串行接口、定時/計(jì)數(shù)接口、A/D/A接口、DMA接口及可編程通用接口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)；（教材chap4）

? 理解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中輸入/輸出系統(tǒng)的體系及組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)；（教材chap2）? 了解現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的片上、片外總線標(biāo)準(zhǔn)； 5.ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)（8學(xué)時）（課件chap5）

? 掌握ARM內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)及其所支持的各種編程模型、運(yùn)行模式及工作狀態(tài)；（教材chap5）

? 掌握ARM常用尋址方式及指令子集的使用；（教材chap5）? 掌握ARM內(nèi)核對異常和中斷的處理方式；（教材chap5）? 理解ARM內(nèi)核支持的存儲技術(shù)和輸入/輸出技術(shù)；

? 理解ARM內(nèi)核與ARM微處理器芯片的關(guān)系；（教材chap5）? 了解各系列ARM處理器的發(fā)展及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（教材chap7）6.ARM程序設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時）（課件chap6）

? 掌握ARM常用的偽指令子集和匯編語句格式；（教材chap6）? 理解ARM工程的特點(diǎn)及程序框架；（教材chap6）? 掌握ARM匯編與C/C++混合語言編程方法；（教材chap6）? 理解匯編程序結(jié)構(gòu)及匯編語言編程技術(shù)的特點(diǎn)；（教材chap6）

7.基于ARM嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時）（課件chap7）

? 掌握ARM處理器的最小硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；（教材chap7）? 理解基于ARM處理器的存儲器接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的串行通信接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； ? 理解基于ARM處理器的A/D及D/A接口設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)； 8.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)（6學(xué)時）（課件chap8）

? 理解嵌入式軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能；（教材chap8）? 理解系統(tǒng)引導(dǎo)加載（bootload）技術(shù)；（教材chap8）

? 理解嵌入式操作系統(tǒng)（Linux）的任務(wù)、性能指標(biāo)及內(nèi)核移植技術(shù)（教材chap8）； ? 理解嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù)；（教材chap8）? 了解嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、測試及應(yīng)用特點(diǎn)；（教材chap8）注：包括補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件2學(xué)時，但需放在實(shí)驗(yàn)前講； 9.基于ARM微處理器核的SOC設(shè)計(jì)（2學(xué)時）

? 理解SOC的典型結(jié)構(gòu)和基本設(shè)計(jì)方法；

? 理解基于ARM（AMBA總線）的SOC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

（二）自學(xué)內(nèi)容和要求

學(xué)生應(yīng)根據(jù)自身情況先期或同步自學(xué)補(bǔ)充以下知識：

? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成原理 ? 嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) ? 嵌入式操作系統(tǒng)下的驅(qū)動開發(fā)技術(shù) ? ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)

（三）實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)和要求

本課程包含16學(xué)時實(shí)踐（實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等）課程，要求學(xué)生掌握微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本實(shí)驗(yàn)技能、測量儀器儀表使用方法，掌握基本的ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論，掌握常用的通訊接口、音頻接口以及顯示/觸摸屏等人機(jī)接口的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)理論與技能。

1.學(xué)習(xí)使用嵌入式系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺，建立基于ARM的嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境（2學(xué)時）2.設(shè)計(jì)及仿真（選做部分），并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（6學(xué)時）

? ARM平臺下多線程應(yīng)用程序設(shè)計(jì)； ? 基于ARM的模塊方式驅(qū)動程序設(shè)計(jì)； ? SCI/SPI串行通信； ? 以太網(wǎng)通信；

? LCD驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； ? 觸摸屏驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用；

? SD卡讀寫驅(qū)動開發(fā)及文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)； ? AC97音頻接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； ? USB OTG接口驅(qū)動開發(fā)及應(yīng)用； 3.課程設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)報(bào)告（課外）

? 簡單RISC微處理器設(shè)計(jì) ? 簡單嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 嵌入式最小硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三、考核方式

本課程建議考核方式：平時（10%）+實(shí)驗(yàn)（15%）+期中（15%）+期末（60%）（英才班：平時30%+實(shí)驗(yàn)20%+期末50%）

四、建議教材及參考資料

1.建議教材：

? 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，李廣軍等，電子工業(yè)出版社，2009.8 2.參考資料

? 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（第5版），Stephen D.Burd著，郭新房等譯，清華大學(xué)出版社，2007 ? 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，張晨曦、王志英等，高等教育出版社，2008 ? 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)組成原理，潘松，潘明編著，科學(xué)出版社，2007

? 計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)-性能設(shè)計(jì)（第七版），William Stallings著，張昆藏等譯，清華大學(xué)出版社，2006 ? ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，杜春雷編著，清華大學(xué)出版社，2007

? ARM體系結(jié)構(gòu)及其嵌入式處理器，任哲等，北京航空航天大學(xué)出版社，2007 ? ARM926EJ-S Technical Reference Manual DDI0198D.ARM, January, 2004.? ARM920T Technical Reference Manual(Rev 1).ARM, April, 2001.3.推薦網(wǎng)站

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第三篇：中英文外文翻譯--PLC和微處理器-精品.精講范文

Introductions of PLC and MCU A PLC is a device that was invented to replace the necessary sequential relay circuits for machine control.The PLC works by looking at its inputs and depending upon their state, turning on/off its outputs.The user enters a program, usually via software or programmer that gives the desired results.PLC are used in many “real world” applications.If there is industry present, chances are good that there is a PLC present.If you are involved in machining, packaging, material handling, automated assembly or countless other industries, you are probably already using them.If you are not, you are wasting money and time.Almost any application that needs some type of electrical control has need for PLC.For example, let?s assume that when a switch turns on we want to turn a solenoid on for 5 seconds and then turn it off regardless of how long the switch is on for.We can do this with a simple external timer.What if the process also needed to count how many times the switch individually turned on? We need a lot of external counters.As you can see, the bigger the process the more of a need we have for a PLC.We can simply program the PLC to count its inputs and turn the solenoids on for the specified time.We will take a look at what is considered to be the “top 20” PLC instructions.It can be safely estimated that with a firm understanding of there instructions one can solve more than 80% of the applications in existence.That?s right, more than 80%!Of course we?ll learn more than just these instructions to help you solve almost ALL your potential PLC applications.The PLC mainly consists of a CPU, memory areas, and appropriate circuits to receive input/output data, as shown in Fig.19.1 We can actually consider the PLC to be a box full of hundreds or thousands of separate relays, counters, timer and date storage locations.Do these counters, timers, etc.really exist? No, they don?t “physically” exist but rather they are simulated and can be considered software counters, timers, etc.These internal relays are simulated

through bit locations in registers.What does each part do? INPUT RELAYS-(contacts)These are connected to the outside world.They physically exist and receive signals from switches, sensors, etc...Typically they are not relays but rather they are transistors.INTERNAL UTILITY RELAYS-(contacts)These do not receive signals from the outside world nor do they physically exist.They are simulated relays and are what enables a PLC to eliminate external relays.There are also some special relays that are dedicated to performing only one task.Some are always on while some are always off.Some are on only once during power-on and are typically user for initializing data what was stored.COUNTERS These again do not physically exist.They are simulated counters and they can be programmed to count pulses.Typically these counters can count up, down or both up and down.Since there are simulated, they are limited in their counting speed.Some manufacturers also include high-speed counters that are hardware based.We can think of these as physically existing.Most timers these counters can count up, down or up and down.TIMERS These also do not physically exist.They come in many varieties and increments.The most common type is an on-delay type.Other include off-delay and both retentive and non-retentive types.Increments vary from 1ms through 1s.OUTPUT RELAYS-(coil)These are connected to the outside world.They physically exist and send on/off signals to solenoids, lights, etc… They can be transistors, relays, or triacs depending upon the model chosen.DATA STORAGE-Typically there are registers assigned to simply store data.There are usually used as temporary storage for math or data manipulation.They can also typically be user power-up they will still have the same contents as before power war removed.Very convenient and necessary!A PLC works by continually scanning a program.We can think of this scan cycle as consisting of 3 important steps, as shown in Fig.19.2 There are typically more than 3 but we can focus on the important parts and not worry about the others.Typically the others are checking the system and updating the current and timer values.Step 1-CHECK INPUT STATUS-First the PLC takes a look at each input to determine if it is on or off.In other words, is the sensor connected to the first input on? How about the second input? How about the third…It records this data into its memory to be used during the next step.Step 2-EXECUTE PROGRAM-Next the PLC executes your program one instruction at a time.Maybe your program said that if the first input was on then it should turn on the first output.Since is already knows which inputs are on/off from the previous step, it will be able to decide whether the first output should be turned on based on the state of the first input.It will store the execution results for use later during the next step.Step 3-UPDATE OUTPUT STSTUS-Finally the PLC updates the status of outputs.It updates the outputs based on which inputs were on during the first step and the results of executing your program during the second step.Based on the example in step 2 it would now turn on the first output because the first input was on and your program said to turn on the first output when this condition is true.After the third step the PLC goes back to step one and repeats the steps continuously.One scan time is defined as the time is takes to execute the 3 steps listed above.Thus a practical system is controlled to perform specified operations as desired.The AT89S52 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcontroller with 8Kbytes of in-system programmable Flash memory.The device is manufactured using Atmel?s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard 80C51 instruction set and pin-out.The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer.By combining a versatile 8-bit CPU with in-system programmable Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89S52 is a powerful microcontroller which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications.The AT89S52 provides the following standard features: 8K bytes of Flash, 256 bytes of RAM, 32 I/O lines, Watchdog timer, two data pointers, three 16-bit timer/counters, a six-vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry.In addition, the AT89S52 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes.The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port, and interrupt system to continue functioning.The Power-down mode saves the RAM contents but freezes the oscillator, disabling all other chip functions until the next interrupt or hardware reset.Port 0 is an 8-bit open drain bidirectional I/O port.As an output port, each pin can sink eight TTL inputs.When is written to port 0 pins, the pins can be used as high-impedance inputs.Port 0 can also be configured to be the multiplexed lowered address/data bus during accesses to external program and data memory.In this mode, P0 has internal pull-ups.Port 0 also receives the code bytes during Flash programming and outputs the code bytes during program verification.External pull-ups are required during program verification.Port 1 is an 8-bit bidirectional I/O port with internal pullups.The Port 1 output buffers can sink/source four TTL inputs.When 1s are written to Port 1 pins, they are pulled high by the internal pull-ups and can be used as inputs.As inputs, Port 1 pins that are externally being pulled low will source current(IIL)because of the internal pull-ups.In addition, P1.0 and P1.1 can be configured to be the timer/counter 2 external count input(P1.0/T2)and the timer/counter 2 trigger input(P1.1/T2EX).PLC和微處理器簡介

PLC(可編程邏輯控制器)是極限控制中為代替必要的繼電器時序電路而發(fā)明的一種設(shè)備。PLC工作時通過查詢輸入端并根據(jù)其狀態(tài)打開或關(guān)閉輸出。用戶通常用軟件或編程器輸入程序，從而或得期望的結(jié)果。

很多實(shí)際應(yīng)用都采用PLC。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用PLC的可能性很高。如果你正在進(jìn)行機(jī)械制造，產(chǎn)品包裝，材料處理，自動化裝配及無數(shù)其他工業(yè)生產(chǎn)，你可能已經(jīng)用到了PLC。如果你沒有用到，那就是在浪費(fèi)金錢和時間。幾乎所有需要電氣控制的地方都需要PLC。

例如，假定在開關(guān)閉合時我們需要一個線圈接通5秒然后不管開關(guān)接通多長時間都將線圈斷開。我們可以通過一個簡單的外部定時器來實(shí)現(xiàn)。但是加入該過程有十個開關(guān)和線圈呢？我們就需要十個外部定時器。如果這個過長分別記錄每個開關(guān)開啟的次數(shù)呢？我們又需要很多外部計(jì)數(shù)器。

由此可見，系統(tǒng)越大，我們就越需要PLC。我們可以簡單地用PLC編程來對輸入信號進(jìn)行技術(shù)，并在規(guī)定的時間接通線圈。

我們考察一下哪些是PLC中最常用的20條指令。保守地估計(jì)一下，如果鎮(zhèn)長地掌握了這些指令，就能解決80%以上現(xiàn)存的應(yīng)用問題。

是的，80%以上！當(dāng)然，我們要學(xué)習(xí)的指令比這些更多，以幫助你解決幾乎所有潛在的PLC應(yīng)用問題。

PLC主要由中央處理器(CPU)，存儲器和輸入，輸出電路構(gòu)成，我們可以將PLC看成是一個裝滿了成百上千個獨(dú)立的繼電器，計(jì)數(shù)器，定時器，以及數(shù)據(jù)存儲器的盒子。這些計(jì)數(shù)器，定時器，定時器等是不是真的存在呢？不，它們都是模擬的，物理上并不存在，但可以將它們看長是軟計(jì)數(shù)器，軟定時器。這些內(nèi)部繼電器是用寄存器中的單元模擬出來的。

各個部分是如何工作的呢？

輸入繼電器(觸點(diǎn))這些繼電器連接外部電路。它們是實(shí)際存在的，并接受來自開關(guān)，傳感器等的信號，通常是晶體管而非繼電器。

內(nèi)部通用繼電器(觸點(diǎn))它們不從外部設(shè)備接受信號，也非物理上存在的。它們是模擬的繼電器，用以消除PLC的外部繼電器。此外還有一些特殊繼電器，專門執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)。其中一些是常開的，一些是常閉的。有一些僅在電源上電時導(dǎo)通一次，通常用來初始化存儲的數(shù)據(jù)。

計(jì)數(shù)器 它們也并非物理上存在的，而是模擬的計(jì)數(shù)器，可通過編程來對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。通常它們可進(jìn)行加計(jì)數(shù)，減計(jì)數(shù)或同時進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。因?yàn)樗鼈兪怯密浖M的，計(jì)數(shù)速度就有限。一些制造商提供了基于硬件的高速計(jì)數(shù)器，這樣的計(jì)數(shù)器可以認(rèn)為是物理上存在的。這些計(jì)數(shù)器多數(shù)情況下可以進(jìn)行加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)或同時進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。

定時器它們也并非物理上存在的，分為多種類型和定時單位。最常用的一種類型是延時導(dǎo)通型。其他類型還有延時斷開型，記憶和非記憶型。定時單位的范圍是1MS到1S

輸出繼電器(線圈)該部分連接到外圍電路。它們是物理上存在的，并給線圈，燈等發(fā)送開關(guān)信號。輸出繼電器也可以是晶體管，繼電器或可控硅，取決于選擇的型號。

數(shù)據(jù)寄存器 它們通常是用來存儲數(shù)據(jù)的寄存器，一般作為運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理的暫存器。在PLC斷電時通常還可以用來存儲數(shù)據(jù)。再次接通電源后，其內(nèi)容與斷電前相同，非常方便且必要。

PLC是通過連續(xù)掃描一個程序來工作的。我們可以認(rèn)為掃描周期是由三個主要階段組成的。如圖所示。當(dāng)然有多余三個階段的情況，但我們可關(guān)注重要的環(huán)節(jié)，忽略其他環(huán)節(jié)。其他階段通常正在檢查系統(tǒng)及更新內(nèi)部計(jì)數(shù)器和定時器的當(dāng)前值。

第一步----檢查輸入狀態(tài)----首先PLC檢查每一個輸入是否接通。換句說就是，與第一個輸入端連接的傳感器接通了嗎？第二哥輸入呢？第三個輸入呢？PLC將這些數(shù)據(jù)記錄到存儲器中，以便在下一個階段使用。

第二步----執(zhí)行程序----然后PLC一次一條地執(zhí)行程序。你的程序可能要求第一個輸入接通時，接接通第一個輸出。因?yàn)樵谏弦徊揭呀?jīng)知道輸入端的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)上一步輸入端的狀態(tài)，就可以確定是否應(yīng)該接通第一個輸出。PLC將執(zhí)行結(jié)果存儲起來，以供下一步使用。

第三步----更新輸出狀態(tài)----最后PLC更新輸出狀態(tài)。PLC根據(jù)第一步中國接通的輸入和第二步中程序執(zhí)行的結(jié)果更新輸出轉(zhuǎn)臺。由于第一個輸入接通了，程序要求在該條件滿足時就接通第一個輸出，根據(jù)第二步的情況，PLC就接通第一個輸出。

PLC在執(zhí)行完第三步后就返回到第一步，并反復(fù)循環(huán)。一次掃描時間定義為執(zhí)行上面的三步所花的時間。因此，一個實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)要求執(zhí)行特定的操作。

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。

AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。

P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。

當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。

P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。

第四篇：51單片機(jī)與ARM等微處理器的選擇

51單片機(jī)與ARM等微處理器的選擇（專題分析）

目前，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)單片機(jī)和ARM的廠家也很多，集成度也越來越高。一些單片機(jī)集成了很多常用外圍電路，如：AD（數(shù)模轉(zhuǎn)換）電路、USB內(nèi)核、CAN總線、SPI總線、IC總線、PWM、EEPROM等。很多時候，選取一款合適的微處理器（或者微控制器），關(guān)系到一個產(chǎn)品的研發(fā)周期和生產(chǎn)成本，所以微處理器的選型在整個方案設(shè)計(jì)中占有很重要的地位。

為了解決這個疑問，我們首先需要分清下面幾個概念：單片機(jī)、ARM、DSP、FPGA/CPLD，這幾個關(guān)鍵詞是學(xué)習(xí)電子的人常見的幾種芯片。這幾個詞要分類的話首先要把FPGA/CPLD和其他的分開，因?yàn)镕PGA/CPLD的原理和單片機(jī)、ARM、DSP不同。

FPGA/CPLD 是通過硬件實(shí)現(xiàn)功能的，F(xiàn)PGA是Field－Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列；CPLD是Complex Programmable Logic Device的縮寫，即復(fù)雜可編程邏輯器件。通過名字可以看出，二者都是可編程的邏輯器件，即實(shí)實(shí)在在的硬件，通過對硬件編程以實(shí)現(xiàn)某種特定功能。簡而言之，二者就是一個與非門或者或非門陣列。由于所有的邏輯式子都可以變換成與非結(jié)構(gòu)或者或非結(jié)構(gòu)，因此所有的邏輯功能都可以通過FPGA/CPLD實(shí)現(xiàn)，編程后的芯片相當(dāng)于一個數(shù)字芯片，如加法器，移位寄存器等。二者的區(qū)別在于FPGA是基于RAM結(jié)構(gòu)的，CPLD是基于ROM機(jī)構(gòu)的，如果我們一個產(chǎn)品里面涉及到很多邏輯處理，盡量選用CPLD甚至FPGA，它能隨時根據(jù)需要調(diào)整邏輯控制關(guān)系。再說單片機(jī)和ARM及DSP的關(guān)系，單片機(jī)是“單片微型計(jì)算機(jī)”的簡稱；ARM是Advanced RISC Machines的簡稱，它只是一家微處理器設(shè)計(jì)企業(yè)的名字，因此ARM是他們設(shè)定的微處理器的統(tǒng)稱；DSP是Digital Signal Processing的簡稱，即數(shù)字信號處理。了解了這些，我們可以說單片機(jī)是所有所有MCU（微型控制單元）的統(tǒng)稱，ARM和DSP只是他們的一 種，ARM屬于用公司名稱的一種稱呼，而DSP則是根據(jù)功能（數(shù)字處理）命名的一種稱呼。但是，在行業(yè)內(nèi)，單片機(jī)一般特指8位或16位的MCU，在本文中仍采用大家熟悉的叫法，把單片機(jī)和ARM放在并列的位置。

一個產(chǎn)品中，是選擇單片機(jī)還是ARM呢？我們首先得搞清楚51單片機(jī)在市場中的應(yīng)用情況以及將來的發(fā)展情況。眾所周知，自從ARM出現(xiàn)以來，短短的幾年內(nèi)便出現(xiàn) 了ARM7、ARM9、M3、M4、A8、A9、A10等等多個系列，其性能也得到了飛速發(fā)展，以其高性能，低價格，低功耗等優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了MCU的江 山，比起當(dāng)年的51有過之而無不及。作為32位機(jī)，其性能是毋庸置疑的，即便是相同的時鐘速率，32位機(jī)的處理一些數(shù)據(jù)的速2

度也要快于8位機(jī)，如一個32 位的加法運(yùn)算，8位機(jī)至少需要4個周期，而32位機(jī)只需要一個周期即可完成。ARM的優(yōu)勢在于較高的處理速度，還有豐富的外設(shè)資源，還有就是較大的數(shù)據(jù)和 程序存儲空間。相比之下，51單片機(jī)就沒有優(yōu)勢了嗎？當(dāng)然不是，51單片機(jī)的優(yōu)勢在于小巧的內(nèi)核，成熟的技術(shù)，還有就是 位操作。在相當(dāng)多的應(yīng)用場合，我們并不需要ARM如此強(qiáng)大的處理功能和速度，而是只需要簡單的控制，51單片機(jī)已經(jīng)完全可以滿足實(shí)際的需求，這樣一 來，ARM的優(yōu)勢便顯的不再重要，而51的位操作則是ARM達(dá)不到的，也許你會說ARM同樣可以實(shí)現(xiàn)位操作，但如果你了解的比較深的話會發(fā)現(xiàn)，ARM的位操作是通過移位，與或等操作之后實(shí)現(xiàn)的，而51單片機(jī)則又位尋址空間，是真正的位操作。再一個就是價格，低端的ARM肯定比低端的單片機(jī)貴幾倍，但一些中檔的ARM則要比高端的51單片機(jī)便宜了。十幾或者幾十RMB的ARM的性能 是同價格的51單片機(jī)無法比擬的。此外，由于51內(nèi)核簡單，一些高端的51增加的功能使得他們的51單片機(jī)操作起來變得異常復(fù)雜，而且不同廠家的操作完全不同，這樣就增加是使用的難度。綜合看來，在高端或者中端應(yīng)用方面，51單片機(jī)已經(jīng)沒有了任何優(yōu)勢，其市場主要是一些老產(chǎn)品或者不想學(xué)新東西的老工程師在支撐，其消亡也是必然的。然而在低端應(yīng)用方面，51仍然可以占有一席之地，除了操作和價格上的微弱優(yōu)勢，其更大的優(yōu)勢在于學(xué)習(xí)簡單。這其實(shí)也是在無形中降低了人力成本。因?yàn)橐粋€資深的精通ARM的工程師要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比精通單片機(jī)的工程師少得多，也意味著他們的薪資水平要高的多。

總之，一個產(chǎn)品的微控制器如何選擇，必須綜合考慮多方面的因素。如果是對于成本要求很高的產(chǎn)品，則盡量在滿足功能要求的基礎(chǔ)上考慮低端的ARM或者單片機(jī)。如果對安全性要求很高，功能要求強(qiáng)大，則考慮中高端的ARM芯片。如果有復(fù)雜的邏輯控制要求，則最好加上一片CPLD/FPGA芯片。如果要求精度不是很高的AD轉(zhuǎn)換電路時，則采用含有AD內(nèi)核的單片機(jī)或者ARM，或者說，在需要一些常見的外圍電路，而有單片機(jī)集成了這種電路時，盡量選擇這種單片機(jī)，以增強(qiáng)整個產(chǎn)品的可靠性。一句話，只選對的，不選貴的。

第五篇：課程設(shè)計(jì)

前言 第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章

目錄

????????????????1 設(shè)計(jì)的目的????????????????2 板材的矯正????????????????3 放樣工藝過程???????????????4 劃線（號料）???????????????6 下料工藝過程???????????????9 裝配——焊接工藝????????????13 焊接工藝制定??????????????19 課程設(shè)計(jì)總結(jié)?????????????22

前言

本次課程設(shè)計(jì)是幫助我院焊接專業(yè)的同學(xué)提高理論水平和實(shí)際操作技能，增強(qiáng)在科技飛速發(fā)展、市場經(jīng)濟(jì)體制下的競爭能力。此次實(shí)訓(xùn)將以往單一實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合鉚工技術(shù)、裝焊技術(shù)，在工藝、材料、方法等方面的新進(jìn)展，本次課程設(shè)計(jì)包含了鋼材的基本知識、鋼材的矯正、放樣與號料、加工成形工藝、連接與裝配焊接工藝、產(chǎn)品質(zhì)量檢查、常用工具的使用與部件更換等內(nèi)容。

本次課程設(shè)計(jì)包含了“焊接結(jié)構(gòu)制造及實(shí)施”、“鉚工”、“焊接質(zhì)量檢測”、“機(jī)械制造基礎(chǔ)”等學(xué)科的相關(guān)知識及多種工程技術(shù)、理論與實(shí)際結(jié)合極為緊密的一次實(shí)踐。所以，本次課程設(shè)計(jì)按照制造業(yè)焊接產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過程，以典型的焊接結(jié)構(gòu)為載體，以焊接結(jié)構(gòu)加工流程為主線，將焊接結(jié)構(gòu)制造分為基礎(chǔ)知識和制造工藝與實(shí)踐兩部分內(nèi)容，以點(diǎn)帶面、點(diǎn)面結(jié)合的進(jìn)行焊接工藝的編制與生產(chǎn)，并且在選 擇焊接制造件過程中廣泛吸收了一些國內(nèi)企業(yè)焊接結(jié)構(gòu)制造的經(jīng)驗(yàn)，貼近工程實(shí)踐，體系完整。通過對焊接結(jié)構(gòu)制造工藝過程中各個環(huán)節(jié)相關(guān)知識的操作、工藝編制等訓(xùn)練，使我們初步掌握現(xiàn)代化焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝流程，明確工藝工作的內(nèi)容及工藝人員的職責(zé)，熟悉焊接結(jié)構(gòu)的備料與裝配——焊接工藝編制方法，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題的能力。幫助我們了解實(shí)際產(chǎn)品的制造工藝及一些典型的工藝要求，初步積累經(jīng)驗(yàn)，為以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

同時通過此次課程設(shè)計(jì)時理論與實(shí)踐的雙重結(jié)合，使我們收獲頗多。特別是進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作式的進(jìn)行分工合作很好的，鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)意思，使我們在團(tuán)隊(duì)中找到自己合適的位置，以發(fā)揮最大的作用，同時也認(rèn)識到自己的不足，為以后的改進(jìn)提供了很好的機(jī)會。也提高了我們對一些常用工具有了一定的了解，并且懂得了使用和熟練的掌握他，讓我們在以后的求職和工作中打下了很好的基礎(chǔ)，也增強(qiáng)了在職場的競爭能力和實(shí)踐操作能力，總之這次課程設(shè)計(jì)我們收獲橫多希望以后像這樣理論與實(shí)踐的相結(jié)合的課程多一些，讓我們在理論的基礎(chǔ)下進(jìn)行實(shí)踐的摸索，這樣可以讓我們更好的掌握所學(xué)的知識，并且運(yùn)用于實(shí)操中，使我們學(xué)有所知學(xué)有所成。

由于課程設(shè)計(jì)編者水平有有限，加上時間較緊，內(nèi)容難免存在某些需要機(jī)一步完善和改進(jìn)的地方甚至錯誤，懇請老師予以包含諒解并予以指出以便進(jìn)行修改。

第一章：設(shè)計(jì)的目的：為了訓(xùn)練繪圖，對焊接結(jié)構(gòu)制造工藝的熟悉，還有鉚工中的放樣、劃線、下料、裝配、焊接、矯正，檢驗(yàn)等這些技術(shù)方面的練習(xí)。初步積累經(jīng)驗(yàn)，為了自己以后走上工作崗礎(chǔ)位

打

下

良

好的基.支撐座三視圖如圖所示

支撐座的組成：所用板材均為6mm厚的板材。肋板、底板、平板、立板、背板。本次課程設(shè)計(jì)的支撐座的材料是Q235鋼，材料的合理選用是鋼結(jié)構(gòu)承載能力的根本保證和追求經(jīng)濟(jì)性的前提，Q235鋼塑性好，有一定的強(qiáng)度，用于制造受力不大的零件，對于支撐座的設(shè)計(jì)Q235鋼的使用性能完全可以勝任的，具有較好的塑性和焊接性能。而且所使用的鋼板為6mm，在鉚工中規(guī)定4mm以上厚度的鋼板為厚板，通常在把厚4~25mm的鋼板稱為中板，25mm以上的鋼板稱為厚板。

第二章 板材的矯正

板材的矯正可以分為四種，手工矯正，機(jī)械矯正，火焰矯正，高頻火焰矯正。

手工矯正是采用錘擊的方法來進(jìn)行矯正，由于手工矯正操作靈活簡便，所以對較小變形的鋼材，在缺乏或不便使用矯正設(shè)備的場合下可以使用手工矯正。

（一）厚板的手工矯正

厚板的手工矯正通常采用以下兩種方法：

①直接錘擊凸起處 直接錘擊凸起處的錘擊量要大于材料的屈服極限，這樣才能使凸起處強(qiáng)制壓縮而被矯平。

②錘擊凸起區(qū)域的凹面 錘擊凹面可用較小的力量，使材料僅僅在凹面擴(kuò)展，迫使凸起處受到壓縮。由于厚板的厚度大，其凸起的斷面兩側(cè)邊緣可以看做是同心圓的兩個弧，凹面的弧長小于凸面的弧長，因此，矯正時應(yīng)錘擊凹面，使其表面擴(kuò)展，再加上鋼板厚度大，打擊力量小，結(jié)果凹面的表面擴(kuò)展并不能導(dǎo)致凸面隨之?dāng)U展，從而使厚鋼板得到矯平。對于厚板的扭曲變形，可沿其扭曲方向和位置，采用反變形的方法進(jìn)行矯正。

對于矯正后的厚板料，可用直尺檢查是否平直，若用尺得棱邊以不同的方向貼在板上進(jìn)行觀察，當(dāng)其隙縫大小一致時，說明板料已經(jīng)平直。

手工矯正厚板時，往往與加熱矯正等方法結(jié)合進(jìn)行。

第三章、放樣過程

放樣是制造金屬結(jié)構(gòu)的第一道工序，它對保證產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約原材料都有著重要的作用。

所謂放樣就是根據(jù)產(chǎn)品圖樣，依照產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制造工藝要求等，按一定比例，在放樣平臺上，準(zhǔn)確繪制結(jié)構(gòu)的全部或部分投影圖，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)的工藝性處理和必要的計(jì)算和展開，最后獲得產(chǎn)品制造所需要的數(shù)據(jù)、樣桿、樣板、和草圖的工藝過程。

金屬結(jié)構(gòu)的放樣線型放樣、結(jié)構(gòu)放樣、展開放樣三個過程，但是并不是所有的金屬結(jié)構(gòu)放樣都經(jīng)過這三個過程，有些構(gòu)件完全是由平板或桿件組成而無需進(jìn)行展開放樣。

(一)放樣的目的

1)詳細(xì)復(fù)核產(chǎn)品圖樣所表現(xiàn)的構(gòu)件各部分投影關(guān)系、尺寸及外部輪廓形狀是否正確和符合設(shè)計(jì)要求。

2)在不違背原設(shè)計(jì)要求的前提下，考慮工藝要求、所用材料、設(shè)備能力和加工條件等因素而進(jìn)行綜合處理。3)利用放樣圖，可以確定復(fù)雜構(gòu)件的在縮小比例圖樣中無法表達(dá)、而在實(shí)際制造中又必須明確的尺寸。

4)利用放樣圖，結(jié)合必要的計(jì)算，可以求出構(gòu)件用料的真是形狀和尺寸，有時還要畫出與之連接的構(gòu)建的位置線。5)利用放樣圖可以設(shè)計(jì)構(gòu)件加工或裝配時所需的胎具和模具，滿足制造工藝要求。6)為后續(xù)工序提供施工依據(jù)。

7)某些構(gòu)件還可以直接利用放樣圖進(jìn)行裝配時的定位。即所謂的“地樣裝配”。(二)放樣程序與放樣過程

放樣的方法有多種，但在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中形成啦以實(shí)尺放樣為主的放樣方法，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)啦比例放樣、計(jì)算機(jī)放樣等新的工藝，并逐步推廣使用，在目前廣泛應(yīng)用的還是實(shí)尺放樣。

實(shí)尺放樣就是采用1:1的比例，根據(jù)圖樣的形狀和尺寸，用基本的作圖方法，以產(chǎn)品的實(shí)際大小，放到放養(yǎng)臺上的工作。那下面我就簡單的介紹一下線型放樣。

(1)線型放樣 就是根據(jù)結(jié)構(gòu)制造需要，繪制構(gòu)件整體或局部輪廓的投影基本線型。注意的問題有：

1)根據(jù)所要繪圖樣的大小和數(shù)量多少，安排好圖樣在放樣臺上的位置。

2)選取放樣畫線基準(zhǔn)。3)首先要畫基準(zhǔn)線，其次才能畫其他的線。

4)畫出設(shè)計(jì)要求必須保證的輪廓線型為主，因工藝需要可能變化的線型可以不畫。

5)必須嚴(yán)格遵守正投影規(guī)律。

6)對于具有復(fù)雜線型的金屬結(jié)構(gòu)，往往采取采用平行于投影面的翻面剖切，畫出一組或幾組線型，來表示結(jié)構(gòu)的完整形狀和尺寸。7)放樣應(yīng)該在光線充足的地方，以便于看圖和劃線。(三)放樣時的注意事項(xiàng)： ①放樣開始之前必須看懂圖紙。

②放完樣要進(jìn)行兩個方面的檢查;一方面檢查是否有遺漏的工件和孔，另一方面檢查各部尺寸。

③如果圖紙看不清或?qū)ぷ鲌D有疑問，應(yīng)先向工程技術(shù)人員問清楚，并作出清晰的標(biāo)注和更正。

④放樣時不得將鋒利的工具如劃針立方在場地上，用完的鋼卷尺要隨時放好。

⑤需要保存的式樣圖，應(yīng)注意保護(hù)存放，不得涂抹和踐踏。⑥樣板、樣桿用完后，應(yīng)妥善保管，避免銹蝕和丟失。

第四章 劃線(號料)過程

利用樣板、樣桿、號料草圖及放樣得出的數(shù)據(jù)，在板料和型鋼上劃出零件真實(shí)的輪廓和孔口真實(shí)形狀，以及與零件相連接構(gòu)件的位置、加工線等，并注出加工符號，這一過程稱為劃線，也稱號料。劃線是一項(xiàng)細(xì)致而重要的工作，必須按有關(guān)的技術(shù)要求進(jìn)行，同時，還 要著眼于產(chǎn)品的整個制造工藝過程，充分考慮用料問題，靈活而又準(zhǔn)確的在各種板料、型鋼及成形零件上進(jìn)行劃線。

(一)劃線工具

劃針、圓規(guī)、角尺、樣沖和曲線尺等。

(二)為了保證劃線質(zhì)量，必須嚴(yán)格遵守下列規(guī)則： ① 垂直線必須用作圖法畫，不能用量角器或直角尺，更不能使用目測法劃線。

② 用圓規(guī)在鋼板上畫圓，圓弧或分量尺寸時，為防止圓規(guī)腳尖的滑動，必須先沖出樣沖眼。(三)注意事項(xiàng)：

① 校隊(duì)鋼材牌號和規(guī)則是否與圖紙的要求相符，對于重要產(chǎn)品所用的鋼材，應(yīng)有合格的質(zhì)量證明文件，鋼材的化學(xué)成分與力學(xué)性能應(yīng)符合圖紙所規(guī)定的要求。

② 劃線前鋼材表面應(yīng)該平整，如果表面呈波浪形或凸凹不平度過大時，就會影響劃線的準(zhǔn)確性，所以事先應(yīng)加以矯正。③ 鋼材的表面應(yīng)該干凈清潔，并檢查表面有無夾灰、麻點(diǎn)、裂紋等缺陷。

④ 劃線工具應(yīng)定期檢查校正，盡可能采取高效率的工夾具，以提高效率。

⑤ 熟悉產(chǎn)品圖樣和制造工藝。應(yīng)該根據(jù)制造工藝的要求，合理安排各零件劃線的先后順序以及零件在材料位置上的排布等。⑥ 正確使用劃線工具。

⑦ 劃線后，在零件的加工線、接縫線及孔的中心位置等處，應(yīng)根據(jù)加工需要打上沖眼。

⑧ 合理用料。利用各種方法，技巧，合理鋪排零件在材料上的位置，最大限度的提高材料的利用率，是劃線的一個重要內(nèi)容。生產(chǎn)中，常常采用下列方法來達(dá)到合理用料的目的：

集中套排

由于零件的材質(zhì)，規(guī)格是不同的，為了做到合理使用原材料，在零件數(shù)量較多時，可以將相同牌號的材料且厚度相同的零件集中在一起，統(tǒng)籌安排，長短搭配，這樣就可以充分利用原材料，提高材料的利用率。

余料利用 由于每一張鋼板和每一張型鋼劃線后，經(jīng)常會出現(xiàn)一些形狀或長度大小不一的余料。將它們集中起來利用，可最大限度的提高材料的利用率。

分塊排料法 生產(chǎn)中為了提高材料的利用率，在工藝許可的條件下，常用以小拼整的方法。

目前合理用料的工作已有計(jì)算機(jī)來完成也就是計(jì)算機(jī)排樣，并且與數(shù)控切割等先進(jìn)技術(shù)下料方法進(jìn)行配合。

劃線是對加工提供直接依據(jù)。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，對劃線偏差加以控制。

第五章 下料工藝過程

下料是將零件或毛坯從原材料上分離下來的工序。在焊接結(jié)構(gòu)制 造中常用的下料方法有機(jī)械切割和熱切割兩大類。機(jī)械切割是指材料在常溫下利用切割設(shè)備進(jìn)行切割的方法，熱切割是利用氧乙炔焰、等離子弧進(jìn)行切割的方法。

一、機(jī)械切割 ㈠鋸割

鋸割主要用于管子、型鋼、圓鋼等的下料

⑴手工鋸割 一般用弓形鋸也可采用手工電鋸 ⑵機(jī)械鋸割 弓鋸床、帶鋸床、圓盤鋸床等。

㈡砂輪鋸割

根據(jù)砂輪磨削特性，采用高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪進(jìn)行切割。

㈢剪切

利用剪板機(jī)將材料剪成一定外形尺寸的毛料。以作為后續(xù)沖壓、邊緣加工和焊接等工序的備料。

剪切設(shè)備 斜口剪床、平口剪床、圓盤剪床、振動剪床、龍門剪床、聯(lián)合沖剪機(jī)。

(四)沖裁

沖裁是沖壓工序的一種。利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的一種沖壓方法，稱為沖裁。

沖裁是下料的方法之一。板材的沖裁分類有兩種：若沖裁的目的是為了制取一定外形輪廓的工件，即被沖下的為所需要的部分，而剩余的為廢料，這種沖裁稱為落料。反之，若沖裁的目的是為了加工一形狀和外形尺寸的內(nèi)孔，沖下的為廢料，剩余的為所需部分，這種沖 裁稱為沖孔。

二 熱切割

(一)氣體火焰切割(氣割)⒈ 氣割原理

氣割的實(shí)質(zhì)是金屬在氧中的燃燒過程。它利用可燃?xì)怏w和氧氣混合燃燒形成的預(yù)熱火焰，將被切割金屬材料加熱到其燃燒溫度，由于很多金屬材料能在氧氣中燃燒并放出大量的熱，被加熱到燃點(diǎn)的金屬材料在高速噴射的氧氣流作用下，就會發(fā)生劇烈燃燒，產(chǎn)生氧化物，放出熱量，同時氧化物熔渣被氧氣流從切口處吹掉，使金屬分割下來達(dá)到切割的目的。

氣割過程包括三部：①火焰預(yù)熱——使金屬表面達(dá)到燃點(diǎn)；②噴氧燃燒——氧化、放熱；③吹除熔渣——金屬分離。

氣割的特點(diǎn)：設(shè)備簡單、使用方便；生產(chǎn)效率高；成本低、適用范圍廣；可以切割各種形狀的金屬零件，厚度可達(dá)1000mm；主要切割碳鋼、低合金鋼；可用于毛坯；亦可用于開坡口或割孔。

⒉氣割使用氣體

氣割使用氣體分為兩類，即助燃?xì)怏w和可燃?xì)怏w。助燃?xì)怏w是氧氣，可燃?xì)怏w是乙炔氣或石油氣等。氣體火焰是助燃?xì)怏w和可燃?xì)怏w混合而成，形成火焰的溫度可達(dá)3150℃以上最適宜焊接和氣割。

純氧本身不能燃燒，但在高溫下非?；顫?，當(dāng)溫度不變而壓力增大時，氧氣可與油類發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而自然，產(chǎn)生強(qiáng)烈爆炸，所以要嚴(yán)防氧氣瓶與油脂接觸。乙炔氣又稱石油氣，為不飽和的碳?xì)浠衔铮且环N可燃?xì)怏w。乙炔溫度超過300℃或壓力超過0.15Mpa時，遇火就會爆炸。當(dāng)空氣中乙炔的體積分?jǐn)?shù)為2.2%~81%時，遇到明火常壓下也會爆炸，所以焊接和氣割現(xiàn)場要特別注意通風(fēng)。

氣割常用的可燃?xì)怏w為乙炔氣。⒊實(shí)現(xiàn)氣割的條件

1)金屬材料的燃點(diǎn)必須低于熔點(diǎn)。低燃點(diǎn)是金屬進(jìn)行氣割的基本條件，否則，氣割是金屬將在燃燒前現(xiàn)行熔化，使之變?yōu)槿鄹钸^程，不僅各口寬，極不整齊，而且易粘結(jié)，達(dá)不到切割質(zhì)量要求。2)燃燒生成的金屬氧化物的熔點(diǎn)，應(yīng)低于金屬本身的熔點(diǎn)，同時流動性要好，否則，就會在割口表面形成固態(tài)氧化物，阻礙氧流與下層金屬的接觸，使切割過程不能正常進(jìn)行。3)金屬燃燒時，能放出大量的熱，而且金屬本身的導(dǎo)熱性能要差，以保證下層金屬有足夠的預(yù)熱溫度，使切割過程能連續(xù)進(jìn)行。4)金屬中阻礙氣割過程進(jìn)行和提高鋼淬硬性的雜質(zhì)要少。⒋氣割設(shè)備及工具

⑴氧氣瓶 氧氣瓶是儲存和運(yùn)送高壓氧氣的容器。氧氣瓶體上部裝有瓶閥，通過旋轉(zhuǎn)手輪可開關(guān)瓶閥并能控制氧氣的進(jìn) 出流量，瓶帽旋在瓶頭上，以保護(hù)瓶閥。

氧氣瓶外表應(yīng)涂成天藍(lán)色，并用黑漆表明“氧氣”字樣 ⑵乙炔瓶 是一種儲存和運(yùn)送乙炔的壓力容器，是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)軋制而成的圓柱形無縫瓶體，外表為白色，并用紅漆標(biāo)注“乙炔”字樣，在使用乙炔時必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。

⑶氧氣減壓器 是用來調(diào)節(jié)氧氣工作壓力的裝置。氣割時所需氧氣的壓力有一定的規(guī)范，要使氧氣瓶中的高壓氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)闅飧钚枰姆€(wěn)定的低壓氧氣，就要用它來調(diào)節(jié)。⑷橡膠軟管 氧氣和乙炔氣是通過橡膠軟管輸送到割據(jù)中去的，氧氣的膠管工作壓力為1.5MPa,孔徑是φ8mm；乙炔膠管工作壓力為0.5MPa,孔徑為φ10mm.為了便于識辨氧氣管采用黑色，乙炔膠管為紅色，氧氣膠管與乙炔膠管的強(qiáng)度不同，不能混用或相互代替。

⑸割炬 割炬的作用是使乙炔氣和氧氣以一定的比例和方式混合，形成具有一定熱量和形狀的預(yù)熱火焰，并在預(yù)熱火焰的中心噴射切割氧氣進(jìn)行切割。

第六章 裝配——焊接工藝

裝配-焊接是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中的核心，直接關(guān)系到焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì) 量和生產(chǎn)效率。同一種焊接結(jié)構(gòu)，由于其生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件不同，或由于結(jié)構(gòu)形式不同，可有不同的裝配方式、不同的焊接工藝、不同的裝配——焊接順序，及會有不同的工藝過程。

第一節(jié) 焊接裝配的基礎(chǔ)知識

裝配在焊接結(jié)構(gòu)制造過程中，將組成結(jié)構(gòu)的各個零件按照一定的位置、尺寸關(guān)系和精度要求組合起來的工序。在焊接結(jié)構(gòu)制造中，焊接的裝配是決定焊接質(zhì)量的關(guān)鍵工序，而焊件的裝配質(zhì)量又取決于零件下料和成形的尺寸精度。裝配在焊接結(jié)構(gòu)制造工藝中占有很重要的地位，這不僅是由于裝配工作的質(zhì)量好壞直接影響著產(chǎn)品的最終質(zhì)量，而且還因?yàn)檠b配工序的工作量大，約占整個產(chǎn)品制造的30﹪~40﹪。所以，提高裝配工作的效率和質(zhì)量，在縮短產(chǎn)品制造工期、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面，都具有重要的意義。

一 裝配的基本條件

在金屬結(jié)構(gòu)裝配中，將零件裝成部件的過程稱為部件裝配，簡稱部裝；將零件或部件裝配成最終產(chǎn)品的過程成為總裝。通常裝配后的部件或整體結(jié)構(gòu)直接送入焊接工序，但有些產(chǎn)品要先進(jìn)行部件裝配-焊接，經(jīng)矯正變形后在進(jìn)行總裝。無論何種裝配方案都要滿足裝配的基本條件。

裝配的基本條件不是組成結(jié)構(gòu)件的零件，在裝配前應(yīng)該達(dá)到的尺寸精度、熱處理狀態(tài)等，而是指零件在裝配過程中應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則，只有遵循這些準(zhǔn)則才能裝配出合格的焊接結(jié)構(gòu)。

焊接結(jié)構(gòu)的裝配，必須具備三個基本條件：定位、夾緊和測量。裝配的三個基本條件是相輔相成的，定位是整個裝配工序的關(guān)鍵，定位后不進(jìn)行夾緊，正確定位的零件就不能保持其正確性，在隨后的裝配和焊接過程中位置會發(fā)生變化；夾緊是在定位基礎(chǔ)上的夾緊，如果沒有定位夾緊就失去了意義；而沒有測量，則無法判斷定位和夾緊的正確性，難以保證構(gòu)件的裝配質(zhì)量。但在有些情況下可以不進(jìn)行測量。

零件的正確定位尺寸，不一定與產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖上的定位尺寸一致，有時是采用生產(chǎn)工藝的角度，考慮焊接變形后的工藝尺寸。

二 零件的定位

⒈定位基準(zhǔn)及其選擇

⑴定位基準(zhǔn) 在結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)裝配過程中，必須根據(jù)一些指定的點(diǎn)、線、面，來確定零件和部件在結(jié)構(gòu)中的位置，這些作為依據(jù)的點(diǎn)、線、面，稱為定位基準(zhǔn)。

⑵定位基準(zhǔn)的選擇

合理的選擇定位基準(zhǔn)，對于保證裝配質(zhì)量，安排零部件裝配順序和提高裝配效率均有重要影響。定位基準(zhǔn)選擇時，應(yīng)著重考慮一下幾點(diǎn)：

1)裝配定位基準(zhǔn)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，這樣可以減少基準(zhǔn)不重合所帶來的誤差。2)同一構(gòu)件和其它構(gòu)件有連接或配合關(guān)系的各個部件，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)，這樣能保證構(gòu)件安裝時與其他構(gòu)件的正確連接和配合。3)應(yīng)選擇精度較高，又不易變形的零件表面或邊棱作為定位基準(zhǔn)，這樣能夠避免由于基準(zhǔn)面、線的變形造成的定位誤差。

4)所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)便于裝配中的零件定位和測量。

在確定定位基準(zhǔn)時應(yīng)綜合生產(chǎn)成本、生產(chǎn)批量、零件精度要求和疲勞強(qiáng)度等因素。例如以已裝配零件做基準(zhǔn)，可以大大簡化工裝的設(shè)計(jì)和制造過程，但零件的位置、尺寸一定會受已裝配零件的裝配精度和尺寸的影響。如果前一零件尺寸精度或裝配精度低，則后一零件裝配精度也低。

在實(shí)際裝配中，有時定位基準(zhǔn)的選擇要完全符合上述所有的原則是不可能的。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，選出最有利的定位基準(zhǔn)。

⒉零件的定位方法

在焊接生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)零件的具體情況，選取零件的定位方法。根據(jù)定位方法的不同可以分為如下幾種：

⑴劃線定位

劃線定位是利用在零件表面或裝配臺表面劃出工件的中心線、接合線、輪廓線等作為定位線，來確定零件間的互相位置，通常用于簡單的簡單的單件小批量裝配或總裝時的部分較小的零件的裝配。

⑵樣板定位

利用小塊鋼板或小塊型鋼作為、檔鐵，取材方便，也可以 用經(jīng)機(jī)械加工后的擋鐵提高精度。擋鐵的安置要保證構(gòu)件重點(diǎn)部位（點(diǎn)、線、面）的尺寸精度，也要便于零件間的裝拆。常用于鋼板與鋼板之間的角度裝配和容器上的各種管口的安裝。

⑶定位元件定位與胎夾具定位就不一一介紹了。

三、裝配中的定位焊

定位焊是用來固定各焊接零件之間的相互位置，以保證整個結(jié)構(gòu)件得到正確的幾何形狀和尺寸。定位焊有時也叫點(diǎn)固焊。定位焊所用的焊條應(yīng)和焊接時所用焊條相同，以保證焊接質(zhì)量。

進(jìn)行定位焊的注意事項(xiàng)： 1)

定位焊縫的引弧和熄弧處應(yīng)圓弧過渡，否則在焊正式焊縫時在該處易造成未焊透、夾雜的缺陷。

2)

定位焊縫有未焊透、夾渣、裂紋、氣孔等焊接缺陷時，應(yīng)鏟掉并重新焊接，不允許留在焊縫中。

3)

需預(yù)熱的焊件，定位焊時也應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度與正式焊接時相同。

4)

由于定位焊為斷續(xù)焊，工件溫度較低，熱量不足而容易產(chǎn)生未焊透，故定位焊接電流應(yīng)比焊接正式焊縫時打10％~15％。

5)

定位焊的尺寸要按要求選用，對保證焊件尺寸起重要作用的部位，可適當(dāng)?shù)脑黾佣ㄎ缓缚p的尺寸和數(shù)量。

6)

在焊縫交叉處和焊縫方向急劇變化處不要進(jìn)行

定位焊，而應(yīng)該離開50mm左右。

7)

對于強(qiáng)行裝配的結(jié)構(gòu)，定位焊縫承受較大外力，應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)加大定位焊縫長度，間距適當(dāng)縮小。

8)

必要時采用堿性低氫焊條，而且特別注意定位焊后應(yīng)盡快焊接，避免中途停頓和時間間隔過長。

9)

定位焊所使用的焊條牌號和正式焊接所用的焊條相同，直徑可略細(xì)些，常用φ3.2mm和φ4mm的焊條。

四 裝配中的測量

測量是檢驗(yàn)定位質(zhì)量的一個工序，裝配中的測量包括；正確。合理的選擇測量基準(zhǔn)，準(zhǔn)確完成零件定位所需要的測量項(xiàng)目。在焊接結(jié)構(gòu)中常見的測量項(xiàng)目有；線性尺寸、平行度、垂直度、同軸度及角度等。當(dāng)然了這些測量都是很重要的，如果沒有這些測量那就很難保證裝配后的焊接結(jié)構(gòu)有的準(zhǔn)確性以及質(zhì)量的要求等。

測量所用的工具有鋼直尺、水平尺、90°角尺等。

五 裝配前的準(zhǔn)備

裝配前的準(zhǔn)備工作是裝配工藝的重要組成部分。充分細(xì)致的準(zhǔn)備工作，是高質(zhì)量高效率的完成裝配工作的有力保證。準(zhǔn)備工作通常包括一下幾個方面：

1)熟悉產(chǎn)品圖樣和工藝規(guī)程。要清楚各部件之間的關(guān)系和連接方法，并根據(jù)工藝規(guī)程選擇好裝配基準(zhǔn)和裝配方法。2)裝配現(xiàn)場和裝配設(shè)備的選擇。裝配所需要的操作空間要對周圍進(jìn)行清理，使之達(dá)到場地平整、清潔、人行道通暢。

3)裝配的工具準(zhǔn)備，如焊機(jī)，氣割設(shè)備，砂輪機(jī)等都必須安置在規(guī)定的場所。

4)零、部件的預(yù)檢和除銹。對零部件的表面進(jìn)行去毛刺，除銹等清理工作。對于已經(jīng)切割好的零件也要進(jìn)行檢查。

5)適當(dāng)?shù)膭澐植考?，可以提高生產(chǎn)效率，還可以減小焊接變形。

1.焊接結(jié)構(gòu)的裝配特點(diǎn)；

1)產(chǎn)品的零件由于精度低，裝配時需要進(jìn)行調(diào)整。

2)產(chǎn)品的連接大多采用焊接結(jié)構(gòu)，采用的是不可以拆的連接方式。返修困難，因此裝配時應(yīng)該嚴(yán)格要求。

3)裝配時有大量的焊接工作，應(yīng)該掌握焊接的盈利和變形。在裝配時應(yīng)該采取措施，防止焊接后變形。

⒉裝配——焊接順序的類形： ①整裝整焊②分部件裝配③隨裝隨焊 ⒊裝配的質(zhì)量檢驗(yàn);裝配質(zhì)量的好壞將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以產(chǎn)品裝好后應(yīng)進(jìn)行檢查是否符合技術(shù)要求。

裝配質(zhì)量的檢驗(yàn)，包括裝配過程中的檢驗(yàn)和完工產(chǎn)品的檢驗(yàn)，主要內(nèi)容有：

1)按圖樣檢查產(chǎn)品各零、部件的裝配位置和主要尺寸是否正確。2)檢查產(chǎn)品各連接部位的連接形式是否正確，并根據(jù)技術(shù)條件、規(guī)范和圖樣來檢查。

3)檢查產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件上為連接、加固各零、部件所做的定位焊是不是符合要求，要使這種結(jié)構(gòu)在焊接后不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。4)檢查產(chǎn)品連接部位焊縫處的金屬表面，不允許有油，鐵銹，以免焊接后造成不可避免的焊接缺陷。

5)檢查產(chǎn)品的表面質(zhì)量，對于剛才上的裂紋，起層、砂眼等等應(yīng)該根據(jù)技術(shù)要求酌情處理。

裝配質(zhì)量的檢驗(yàn)方法，主要是運(yùn)用測量技術(shù)和各種量具，儀器進(jìn)行檢查，有些檢驗(yàn)項(xiàng)目，比如表面質(zhì)量，也常用外觀檢驗(yàn)的方法。

第七章 焊接工藝制定 7.1 焊接方法的選擇

在支撐座的制造中，生產(chǎn)中常用的焊接方法有很多，但是我們選擇的是焊條電弧焊，使用焊條電弧焊應(yīng)該考慮其生產(chǎn)效率，但是由于是課程設(shè)計(jì)而且做的是支撐座生產(chǎn)成本也不是很高。由于工件材料是Q235，板厚均為6mm,屬于中厚板，選用手工電弧焊，其特點(diǎn)為：

⑴焊接結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

⑵工藝靈活，對焊接場所沒有什么特殊的要求。⑶可以在任何位置焊接 ⑷對各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)

⑸焊條的品種齊全，可以達(dá)到和母材同樣的強(qiáng)度 ⑹焊縫金屬的力學(xué)性能好，特別是低溫韌性特別好 ⑺操作方便，容易控制焊接變形

7.2 焊接工藝參數(shù)的選擇

⒈焊接電流的選擇

選擇焊接電流時，應(yīng)該根據(jù)板材的厚度、焊條直徑、接頭形式、焊接位置等綜合因素考慮。如果焊接電流過小會使電弧不穩(wěn)，造成為焊透，夾渣以及焊縫成形不良等焊接缺陷。反之，焊接電流過大容易產(chǎn)生咬邊、焊穿，增加工件變形和金屬飛濺，也會使焊接接頭的組織由于過熱而發(fā)生變化。所以焊接時要合理選擇電流。

⒉電弧電壓的選擇和速度的選擇

焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度決定：電弧長度越大,電弧電壓越高；電弧長度越短，電弧電壓越低。在焊接過程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊。仰焊時弧長應(yīng)比平焊更短些，以利于熔滴過渡。防止熔化金屬不滴。堿性焊條焊接時應(yīng)比酸性焊條焊接弧長短些，以利于電弧的穩(wěn)定和防止氣孔。

焊接過程中，焊接速度應(yīng)該均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)要求。如果焊接過快；，融化能量不夠，易造成未融合，焊縫成形不良等缺陷；如果焊速過慢，使高溫停留時間增長，熱影響區(qū)寬度增加，焊接焊頭的晶粒變粗，力學(xué)性能降低，同時使工件變形量增大。當(dāng)焊接較薄工件時，易形成燒穿。

⒊焊條直徑的選擇

焊條直徑一般根據(jù)工件厚度選擇，還要考慮接頭形式和焊接位置平焊位置焊接所選用的焊條直徑應(yīng)該比其他位置大些，立焊橫焊仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過4.0毫米。T型接頭，搭接接頭都應(yīng)選用較大直徑的焊條。

4.焊接順序

在各部位點(diǎn)牢后在進(jìn)行焊接一般先焊肋板焊縫，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，保證零件在裝配位置的穩(wěn)定性。先焊利縫，在焊水平的，對于長焊縫應(yīng)該采取分段焊，以減少應(yīng)力集中，避免所帶來的傷害。在結(jié)構(gòu)中一些突變的地方一定要改成圓滑過渡，減少應(yīng)力突變。

焊接工藝制定的原則 ⑴技術(shù)上的可行性 ⑵經(jīng)濟(jì)上的合理性 ⑶良好的勞動條件

本次的課程設(shè)計(jì)我們的支撐座雖然結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)要求是完全相同的焊接結(jié)構(gòu)，但是我們六個組的工藝過程是不一樣的，而且大家做出來的產(chǎn)品也是不一樣的，大家做的尺寸多少多有點(diǎn)誤差的，但是由于各組的焊接順序不同，做成的產(chǎn)品產(chǎn)生的應(yīng)力也是不同的，我們在焊接之前都是采取先整體點(diǎn)固好然后在焊接的方法。

第八章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 本次實(shí)訓(xùn)課無疑是將理論與實(shí)踐相結(jié)合的典型課程，讓我們受益匪淺。幾個小組成員之間相互配合、相互學(xué)習(xí)共同完成此次項(xiàng)目，讓我們直觀的領(lǐng)悟了眾人拾柴火焰高的真諦。期間，我們有爭議、有共識更讓我們對自己、對團(tuán)體有了新的認(rèn)識，我們應(yīng)該共鳴對此次實(shí)訓(xùn)課意義深刻的影響著我們，這是我們最基本、最直觀的體驗(yàn)。

至此，我要衷心的感謝老師們的辛勤指導(dǎo)，感謝他們給了我們這個鍛煉我們的機(jī)會，也感謝小組成員的幫助！

目錄

第八章 設(shè)計(jì)的目的????????????????2 第九章 板材的矯正????????????????3 第十章 放樣工藝過程???????????????4 第十一章 劃線（號料）???????????????6 第十二章 下料工藝過程???????????????9 第十三章 裝配——焊接工藝????????????13 第十四章 焊接工藝制定??????????????19 第八章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)?????????????22 25