机械类毕业论文完整版自动开合迎客花控制系统设计

本 科 毕 业 论 文 自动开合迎客花控制系统设计The Design of Automatic Opening and Closing of Welcoming Flowers Control System2012 年 5 月目 录中文摘要、关键词 .1英文摘要、关键词 .2引言 .3第 1 章 概述 .41.1 国内外研究现状 .41.1.1 国内研究现状 .41.1.2 国外研究现状 .61.2 本设计意义 .7第 2 章 方案论证 .92.1 主控部分 .92.2 人体靠近检测部分 .92.3 语音播报部分 .92.4 电机部分 .92.5 电机驱动部分 .102.6 无线遥控部分 .10第 3 章 元件简介 .113.1 单片机 AT89S52.113.2 TC8831F 语音芯片 .133.3 菲涅尔镜片 .163.4 热释电红外传感器 RE200B.173.5 BISS0001 红外传感信号处理器 .183.6 步进电机 28BYJ-48.203.7 ULN2003A.203.8 PT2262/2272 编解码芯片 .21第 4 章 系统硬件电路设计.234.1 电源模块设计 .234.2 单片机最小系统模块设计 .234.3 数据存储模块设计 .244.4 热释电传感器模块设计 .254.5 步进电机驱动模块设计 .264.6 语音录播模块设计 .274.7 功放模块设计 .284.8 无线控制模块设计 .294.9 硬件电路测试 .314.9.1 测试方法 .314.9.2 测试流程 .32第 5 章 系统软件设计 .335.1 总体设计 .335.2 热释电传感器模块触发中断响应子程序设计 .345.3 步进电机控制子程序设计 .345.4 语音录播子程序设计 .355.5 无线遥控子程序设计 .365.6 软件调试 .375.6.1 调试问题 .375.6.2 软件调试 .37结论 .38致谢 .39参考文献 .401自动开合迎客花控制系统设计摘 要： 本设计给予现在市场上的手动开合花，设计出一种能全自动开合的迎客花。该迎客花的功能是当客人靠近时，迎客花自动开放，并播放主人的欢迎词。为增加迎客花的时尚性和传奇色彩，本设计还为该迎客花增加了一项功能，即通过遥控来控制迎客花花朵的开合，实现了人们操控花朵开合的愿望，为迎客花增添了一份把玩的乐趣。为实现上述功能要求，本设计需要检测人体靠近的模块，电机控制花朵开合模块，录制播放主人语音模块，无线遥控花朵开合模块。热释电人体红外传感器检测人体靠近和移动，步进电机精确控制花朵的开放和闭合，语音处理芯片TC8831F 和动态数据存储器 TC514100 进行语音的录制和播放，编码芯片 PT2262 和解码芯片PT2272 组成的无线发射模块和无线接收模块遥控花朵开放与闭合，主控制芯片采用 51 系列单片机 AT89S52。关键词：迎客花；热释电人体红外传感器；单片机。 2The Design of Automatic Opening and Closing of Welcoming Flowers Control SystemAbstract：The design manual on the market today to give opening and closing of flowers can be designed to fully automatic opening and closing of a welcoming flower. The welcoming guests to spend it when close, welcoming flowers automatically open and play the owner of welcome. To increase the welcoming flowers and legendary fashion, the design also added a flower for the welcoming function, remote welcoming flowering closed, people realized the desire to control opening and closing of flowers, the flowers add a welcoming were playing for fun. To achieve these functional requirements, the design of the modules to be detected near the body, motor control, opening and closing of flowers, playing host to record voice, wireless remote control opening and closing of flowers. Pyroelectric infrared sensors to detect the body close to the body and movement, precise control of the stepper motor open and closed flowers, voice processing chips and dynamic data memory,voice recording and playback, encoding and decoding chips composed of wireless transmitter remote control module and wireless receiver module flowers open and closed, the main control chip 51 series AT89S52. Keywords：welcoming flowers; pyroelectric infrared sensor;Microcontroller.3引 言迎客花顾名思义就是欢迎远道而来的友人，就像迎客松一样收到很多人的青睐，但鉴于客观条件，不可能把迎客松搬到家里，迎客花就更多的被应用到生活里，来达到表达对客人的尊敬。随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高和科技水平的不断进步，居民家庭为点缀生活、美化居室，时常摆放工艺盆景花，这些盆景花形象逼真，常开不衰，给人以一定的视觉享受。近年来，用布料做的绢花开始兴起，柔软的布料和仿真的颜色很快占领了塑胶仿真花的市场份额，绢花的发展史从开始的大工厂操作到今天的几个人的小加工厂都可以生产，利润已经被压缩到纯人工费了。很多人在想尽办法，绞尽脑汁找新材料、新造型来重新占领市场。但上述仿真花都是静态的，缺乏一种动态美，没有生气。一种自动开合花应运而生，它类似于含羞草特性，花朵能自动进行开合，效果逼真，生气勃勃，给人以充分的视觉享受 2000 年 1 月 19 日，在沈阳市专利事务所批准了一种叫做自动开合盆景花。该设计的盆景花能进行徐徐开合，效果逼真，生气勃勃，可以给人以充分的视觉享受，具有较高的观赏价值，但是美中也有不足，是手动操作其花朵的开合，没有完全实现花朵开合的自动性。2005 年 3 月 23 日，在国外出现了一种叫做仿真水陆开合花的专利，该设计提供一种一至多朵且开合容易，压缩气囊不易损坏的仿真水陆开合花，具有结构简单，设计紧凑，更适合做多花朵湖谭荷花，仿真树花等。而且电机可远离花朵而设，适合水中或陆地上装饰景观，适合点缀美化绿态环境等。现在市场上出现一种能开合的盆景花，但是它主要是通过开关手动控制，以此实现花朵的开合，这种花虽有一定的动态美，能给人留下一种脱离自然的感觉，但是这种花是通过人工操作。本设计一举解决上述问题。采用热释电人体红外传感器，当人体靠近时，热释电人体红外传感器模块向单片机发出信号，单片机控制电机转动，花朵自动开放，展现“含羞”特性，对人有所反应，有所动作，效果逼真，生气勃勃，给人以充分的视觉享受，同时语音录放模块播放亲切的问候，彰显出智慧和灵性，给人们带来美得享受。4第 1 章 概述1.1 国内外研究现状上世纪二三十年代，全塑胶仿真花流入市场后，以其可塑性强，绿色环保，受环境影响小，维护简便的优点，风靡全球。现在的公共场所、办公室大多采用空调，室内光线常常不充足，因此在室内要种好一棵植物并不是一件容易的事，塑料花可长时期保持鲜艳四季如一，不会像种植的花草那样会衰败干枯。塑料花的枝叶不发霉、不腐烂，不需浇水，不滋生蚊蝇；塑料花不需要人工进行培育，可省去浇水等麻烦；塑料花的价格不高，有的还大大低于真花真草，运输便利、搬运轻松。近年来，用布料做的绢花开始兴起，柔软的布料和仿真的颜色很快占领了塑胶仿真花的市场份额，绢花的发展史从开始的大工厂操作到今天的几个人的小加工厂都可以生产，利润已经被压缩到纯人工费了。很多人在想尽办法，绞尽脑汁找新材料、新造型来重新占领市场。但上述仿真花都是静态的，缺乏一种动态美。一种自动开合花应运而生，它类似于含羞草特性，花朵能自动进行开合，效果逼真，生气勃勃，给人以充分的视觉享受。1.1.1 国内研究现状于 2000 年 1 月 19 日，在沈阳市专利事务所批准了一种叫做自动开合盆景花的专利（ZL 专利号：98239582.5） 。该设计的盆景花能进行徐徐开合，效果逼真，生气勃勃，可以给人以充分的视觉享受，具有较高的观赏价值，但是美中也有不足，是手动操作其花朵的开合，没有完全实现花朵开合的自动性。该设计的盆景花是这样实现的，其结构图如图 1.1 所示，它包括花枝，花瓣和盆体。其特征是：盆体内设置有电机，带环槽的偏心回力轮传动连接电机输出轴，花枝内设置套管，开合主心线穿装在套管内，开合主心线下端通过环套连接偏心回力轮，花枝上端连接带紧松回拉孔的开合骨托，开合主心线上端通过拉圈连接数根开合线，开合线穿过骨托上的紧松回拉孔，开合线在外部分粘接花瓣。盆体 3 上固定组装花枝 2，花枝 2 内固定组装套管 12（见图 1.3） ，花枝 2 的上端胶粘硬质塑料的开合骨托 10（见图 1.2） ，开合骨托 10 的上端周边上均布有 310 个紧松回拉槽口，开合骨托压片 8 粘在开合骨托 10 的上端，将紧松回拉槽口封闭成紧松回拉孔 13，在盆体 3 内的支架上组装小电机 6，开有 310 个环槽 14 的偏心回力轮 5 联接在小电机输出轴上，偏心回力轮的外圆周长为 35mm，环槽深度为 1.5mm；0.2 厘米的铁线开合主心线 4 穿装在套管 12 中，其上端固定联接由 0.1 厘米铁线制成的拉圈 9。5图 1.1 自动开合盆景花的结构图 图 1.2 开合线穿过开合骨托示意图 拉合线 7 穿过紧松回拉孔 13，在开合骨托 10 外的拉合线粘贴在花瓣 1 的背面。开合主心线4 的下端固定联接 0.1 厘米铁线制的套环 15，每个套环套装在偏心回力轮 5 的一个环槽内，在支架上固接上下两块固位板 16(见图 1.4)，两块固位板 16 起到在下不固定花枝 2 的作用。为了防止电机带动开合主心线上下运动时花枝打弯，在开合骨托 10 与上固位板之间固接 0.2 厘米的加固铁线 11。每只花朵可在 34 秒内开合一次。每盆多支花朵每秒可不同程度的开合。图 1.3 偏心回力轮与主心线连接图 图 1.4 盆体内机构示意图工作原理：电机接通电源旋转，带动偏心回力轮转动，从而使开合主心线上下位移，开合线通过开合骨托上的紧松回拉孔产生伸缩开合的动作，与开合线粘连的花瓣也徐徐开合。该设计的优点：花朵能进行徐徐开合，效果逼真，生气勃勃，可以给人以充分的视觉享受，具有较高的观赏价值。缺点：手动操作花朵开合。1.1.2 国外研究现状于 2005 年 3 月 23 日，在国外出现了一种叫做仿真水陆开合花的专利，该设计提供一种一至多朵且开合容易，压缩气囊不易损坏的仿真水陆开合花，具有结构简单，设计紧凑，更适合做多花朵湖谭荷花，仿真树花等。而且电机可远6离花朵而设，适合水中或陆地上装饰景观，适合点缀美化绿态环境等。所述的仿真水陆开合花，其结构图如图 1.5，包括壳体，微型减速电机，人造花，升降气囊，输气管，压缩气囊和偏心轮。花包括和花托，花瓣有升降气囊带动开合，升降气囊与输气管相通，输气管与花瓣壳体内设有的压缩气囊相通，微型减速电机的轴上固定有偏心轮，其结构特点为偏心轮外套有轴承，轴承的外沿与压缩气囊能定点接触。所述的仿真水陆开合花，其特点是轴承采用滚珠轴承或滑动轴承，所述的仿真水陆开合花，其特点是在压缩气囊和升降气囊内装有气体或液体，所述的仿真水陆开合花，其特点是输气管通过接头与壳体内设有的压缩气囊相连通，所述的仿真水陆开合花，其特点是回位弹簧装在套在升降气囊的外面，回位弹簧的一段固定在输气管的末端，回位弹簧的另一段固定在花瓣的柄上（见图 1.6） 。微型减速电机带动轴上的偏心轮转动，偏心轮外套的轴承内环与偏心轮同步转动，轴承外环不转动。轴承外环轮流压迫压缩气囊伸缩，气压或液压通过输气管传递给升降气囊，升降气囊升降带动花瓣的开合，使花产生花开花合的景观。在壳体内沿可布设可多压缩气囊，每个压缩气囊经输气管接至升降气囊，升降气囊带动花瓣的开合，使花产生花开花合的景观，而且气管可采用柔性管，在气管不打折的情况下可延伸或弯曲几米至几十米，方便于编辑产生更壮观的场景。 7图 1.5 仿真水陆开合花的结构图 图 1.6 输气管末端与花瓣的柄连接图结合图 1.5 和图 1.6 对仿真水陆开合花进行详细的说明：仿真水陆开合花，包括壳体 7，微型减速电机 8，升降气囊 1，输气管 3，压缩气囊 5，偏心轮 10 及人造花，人造花可采用若干朵仿真花，本设计中有 A、B、C、D、E、F 六朵花，每朵花包括花瓣 11 和花托 2，花托 2 套在升降气囊 1 外面与输气管 3 的末端固定连接且支撑花瓣 11，花瓣 11 由升降气囊 1 的升降带动开合，升降气囊 1 与输气管 3 的末端相连且相通，输气管 3 与壳体7 内设有的压缩气囊 5 相连通，输气管 3 的作用是输送气体或液体，压缩气囊 5 的伸缩把气体或液体通过输气管 3 的抽离或充入升降气囊 1 中，微