1题目来源
教师选题
2主要研究内容
该课题设计一种基于单片机控制的电磁驱动装置，应用于电磁曲线炮，炮管水平方位及垂直仰角方向可调节，用电磁力将弹丸弹射出，集中目标环形靶。
3开题依据（包括前人的工作、相关研究现状、此项研究的理论意义、学术价值、应用前景等）
3.1 前人的工作：
通过阅读大量频谱感知国内外相关文献，邹本贵等人曾对舰载导弹电磁线圈垂直发射方案进行了设计和仿真研究，采用了与桑迪亚国家实验室类似的结构方案。王秋良等人系统分析了同轴线圈电磁推进技术关键技术及技术瓶颈可能的解决途径。针对弹射速度要求不高的场合，如导弹冷发射，只需利用电磁驱动装置器将导弹载荷弹射到安全距离之外，再启动火箭发动机工作即可。但目前研究较多的脉冲感应型电磁驱动装置装置的弹射效率普遍较低，且弹射大质量载荷需要消耗大量的储能，因此设计高效电磁驱动装置器对大载荷助推弹射具有重要意义。
3.2 国内外研究现状：
早在世纪,电磁驱动装置技术的研究就已经开始了,但第一个提出此概念并进行试验的是在年,由挪威的教授利用一种直线电动机的线圈,将的弹丸加速至,并取得“电火炮”专利。在年,又研发了口径为,长度为的线圈炮,将质量为的弹丸加速到耐。在后面的年中,德国、日本以及法国都研制过电磁炮。在年,德国的把的弹丸加速至。
在年以后,美国的空军、海军对电磁驱动装置做了很多研究,但经过美国空军对其进行反复试验、论证,在年,得出“电磁炮不可能实现”的结论,因此停止了电磁炮的相关研究,在此影响下,电磁炮的研究工作一度停滞不前,但是很多科学家依然没有放弃对电磁炮的研究,并取得了一定的成绩,在年,澳大利亚的等人采用单级发电机作电源,可以产生的电能、输出电流,将质量为的弹丸加速至腼,成为电磁驱动装置领域的一块里程碑。在世纪年代以后,世界上许多国家纷纷展开了对电磁驱动装置技术的研究。迄今为止有美国、俄罗斯、澳大利亚、德国、英国、法国、日本、中国、荷兰、以色列、月·麦等国家建有电磁炮实验室,从事电磁驱动装置技术的研究。
3.3 研究的理论意义、学术价值及应用前景：
电磁驱动装置技术表现出的优势十分突出，直接指明了对发射技术的重点研究方向，舰载机利用电磁驱动装置器进行弹射起飞，能量利用率将大大增加，节约了更多能源，同时弹射效率和可靠性更高，将会大大提高航母战斗力。
4 起止时间和进度安排（包括外出调研）
01查阅文献、搜集资料
02系统总体设计
03系统硬件设计
04系统硬件设计
05系统硬件设计
06系统软件设计
07系统软件设计
08系统软件设计
09系统软件调试
10实物制作
11系统总体调试
12撰写毕业设计说明书
13打印毕业设计说明书
14准备其它需要上交的毕业设计材料
15准备答辩PPT
16毕业答辩
5 预期成果及其形式
（1）开题报告；
（2）设计说明书，字数不少于1.5万字，要有中、英文摘要；
（3）系统的系统方框图、电路原理图、梯形图；
（4）调试通过的程序清单；
（5）系统调试通过（实物或仿真）画面；
（6）英文翻译一份；
6 可行性分析
6.1已具备条件：
1.图书馆资料，期刊
2.电子阅览室
3.参考文献
4.设计编程、机械工程等理论知识
5.程序仿真实验室
6.2待解决的问题：
1.知网大量搜集资料模型。
2.对程序算法设计的深入理解及应用经验。
3.算法仿真结果的对比分析和总结。
6.3研究方法：
1)文献研究法
主要是在查找相关资料、系统地搜集电磁驱动的相关知识，明确我研究课题的目的和意义。
2)对比法
主要在仿真软件进行设置，找到最佳的算法改进整合。
6.4技术方案：
总体而言电磁驱动弹丸弹射装置分为结构部分和控制部分两部分。
结构装置部分主要有用于驱动弹丸发射的高性能电磁线圈管和用于调整炮管发射旋向和仰角的控制结构部分。
对于控制系统设计，采用模块化设计的方法，根据电磁控制运动装置的控制要求，将该装置分为升压模块、储能模块、线圈驱动模块、A/D转换模块、线圈、单片机控制模块、舵机控制模块、按键模块、显示模块等组成。
结构装置部分主要有用于驱动弹丸发射的高性能电磁线圈管和用于调整炮管发射旋向和仰角的控制结构部分，整个装置外形尺寸在满足性能条件下尽量做到精简小巧美观，拟设计长不超过 300 mm、宽不超过 300 mm、高不超过 300 mm。
电磁驱动装置控制系统的结构图如下所示：
根据电磁控制运动装置的控制要求，该装置由升压模块、储能模块、线圈驱动模块、单片机控制模块、A/D转换模块、显示模块、按键模块、舵机控制模块、线圈等几个部分组成。
1)升压模块：采用电感型DC-DC转换器电路，闭合开关会引起通过电感的电流增加，打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容，因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。这类电路具有体积小，效率高的优点。
2) 单片机控制模块: 控制模块采用8位的STC12C5A60S2 单片机，STC12C5A60S2是新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），针对电机控制，强干扰场合。
3) 线圈驱动模块: 通过电源供电，使感应线圈得电，从而产生磁力，驱动弹丸弹射到靶心。
4) 按键模块: 发出弹丸发射开关、转动角度、仰角、发射弹丸速度等设置指令。该装置采用 LCD 显示，显示屏上可实时显示设置的转角、仰角和发射速度。
5) 显示模块: 将设置的转角、仰角和发射速度通过显示器进行显示。采用液晶显示器 LCD1602，虽然占用 I / O 口多编程相对复杂，但是功能强大，显示画面相对较大，可以显示文字和简单图片，可以设计出清晰的菜单，界面效果良好。
6) 舵机: 采用 WDD35D4 电位器式传感器，具有机械寿命长，分辨率高，转动顺滑，动态噪声小的优良性能，电位器式传感器就是将机械位移通过电位器转换为与之成一定函数关系的电阻或电压输出的传感器，可控制发射角度。
7）A/D转换电路：A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程，将储能模块储存的电压值转换成数字信号发送给单片机。
7 主要参考文献
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