毕业设计（论文）-太阳能自动售水机设计.doc

全套图纸加扣3012250582太阳能自动售水机设计说明书设计者：指导教师：设计班级: D 1 1 卓 越 技 师2013年11月目 录摘要（关键词）.1作品内容简介 .1研究背景及意义.1设计方案.2 总体设计构想.2金属框架设计方案.2自动售水机外部设计方案.4太阳能电池板及支架结构设计方案.4售水机内部电气部分设计方案.5售水机储水部分设计方案.6售水机出水部分设计方案.7售水机出水部分推力计算.9太阳能自动售水机工程图. .11实物照片.14创新点击应用.13市场前景.14附录.16参考文献.26太阳能自动售水机设计者：指导教师：（山东劳动职业技术学院 机制工艺系）摘要：太阳能自动售水机主要有控制系统，驱动系统，电气系统组成。通过投币使电动机旋转，电动机带动丝杠，丝杠带动丝母等原理来实现自动出水。还有把太阳能通过太阳能电池板为内置电池充电，实现了绿色能源。关键词：太阳能；绿色能源；售水机；环保节约作品内容简介本作品根据本届毕业设计要求而设计，属于“绿色 智能 融合 服务”。功能上，你投一元钱，我出一瓶水，操作灵活方便，利用太阳能为内置电池充电，绿色能源，成本低。结构上，采用60cm*60cm*180cm的立方体样式，而且下方设有万向轮，移动方便，采用两边开的方式便于矿泉水的放入；使用可转动支架以及太阳能自动追踪控制器，使太阳能电池板能自动跟踪太阳光，充分的利用太阳能发电；自动售水机上方安放LED显示屏，起到指示作用，因为有内置电池所以到了晚上也可以使用。此产品设计盛水数目为50瓶，完全可以供一层学生一天的用水。1 研制背景及意义随着科技的发展和人们生活水平的飞速提高，在许多大中型城市的很多公共场所都安放了自动售水机，极大的方便了人们的即时性需求，为人们的生活提供了不少便利。自动售水机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何时间场地限制，灵活方便，而且可保证24小时售货，因此很受上班族的欢迎，放置自动售水机不仅保证了惬意的工休时间，也是最廉价、最能提高职工工作效率的手段。此外，自动售水机是现代社会中的一种商务工具，2004年以后，中国的自动售水机产业实现了快速增长，奥运会和世博会为自动售水机市场带来了巨大的商机，2008年后进入了发展期，自动售水机将会在未来的市场中占据重要的地位。主要功能和意义有以下几点：1、 智能工作，投币后会自动出水，操作简单；2、 绿色能源，太阳能电池板自动为售水机内置电池充电，不妨碍售水机的使用，节约能源；3、 可安放LED灯，有提示醒目的作用，也可作为广告位出租；4、 方便快捷，极大地节约了人们的时间，为人们提供了很大的便利。自动售水机是建设现代化城市的配套设施，它相对于商店来说有很大的优势，尤其是场地和时间对于商店的局限性，是的自动售水机的优势表现的更加明显，它可以放置在任何地方，在任何时间售货，此外，该售水机用的是太阳能供电的，节能环保。2 设计方案2.1总体设计构想为了实现太阳能自动售水机的功能，其必须有自动控制功能，投币后必须能自动出水，太阳能充电功能，投币识别功能，自动追踪光线功能。太阳能电池板通过装在支架上的光线感应器，能随着太阳的移动而移动，保证随时光照充足，以储存足够的电量。投币识别，要能正确识别一元硬币，并可以自动控制出水以及出水的数量。要LED显示屏，能显示剩余矿泉水的数量以及电量，以方便顾客的购买。2.2金属框架设计方案为了使太阳能自动售水机能够更加牢固、安全，其内部需要用角铁焊接的框架作为骨架，其外形总体尺寸确定为60cm*60cm*180cm。其内部其他地方也需要使用这种角铁焊接的框架作为支撑固定，以增加其内部的稳定性和牢固可靠性。内部角铁焊接尺寸如下：（单位：mm）1、2、3、4、5、2.3自动售水机外部设计方案自动售水机的外部用0.5mm厚的铁皮作为外壳，固定在角铁焊接成的骨架上，铁皮的尺寸应与骨架的尺寸相吻合，分别为：600*600的2张，600*1800的4张。表面应贴上壁纸，以增加美观效果。投币器位置应以方便人们投币为原则，高度约为1.05m。出水口在接近底部的地方，用透明的有机玻璃作为挡板，方便人们取水。其底部设有带自锁的万向轮，可以自由移动，方便售水机的运输和维修。售水机的上部可放置LED灯或广告位。太阳能电池板要从上部连接到售水机内部的蓄电池上，具体如下图：2.4太阳能电池板及支架结构设计方案该售水机采用18V 50W的电池板，作为售水机的供电系统，必须保证提供足够的电量，太阳能电池板最好能长时间完全暴露在阳光下，所以，在太阳能电池板支架上会设有一个太阳能自动追踪控制器，支架采用可旋转式的，使太阳能电池板能随着阳光的移动而移动。在支架上还要有一个小型电动机，为支架的旋转提供动力。如下图： 2.5售水机内部电气部分设计方案蓄电池、光伏控制器、单片机等重要电器，安放在售水机的内部，安防位置必须安全，不能有漏水或受潮现象，为此我们设计了电气系统元件支撑板（如图）；售水机在有太阳的时候，太阳能电池板吸收太阳光通过光伏控制器一部分给内置蓄电池充电，是蓄电池电量保持饱满；另一部分给太阳能电池板支架上的电机供电，使太阳能电池板能跟着太阳光转。当没用太阳光时，太阳能电池板支架不用转动，出水机构也只需要使用内置蓄电池的电。售水机工作时，投进一元钱，投币器给单片机一个信号，单片机控制蓄电池给电机推杆的电机通电，使之出一瓶水。投币器与单片机都是由内置电源供电的。单片机程序：见附录1另外电路连接要条理清晰，布线方式要合理，进线、出线要分清，要严格按照要求接线。2.6售水机储水部分设计方案考虑到售水机的储水部分应在能够承受的范围内，尽可能多的储放矿泉水，可以放置两排矿泉水，有两个滑道出水，储水部分两种方案：方案一：采用直线型储水板（如图） 直线型的储水板与水平角度为70。储水2x20=40瓶。方案二：采用折线型储水板（如图） 折线型的储水板上半部分与水平角度为50，中间圆弧过渡，下半部分与水平的角度为30。储水2x25=50瓶。考虑水下滑时的压力，以及储水量，确定选用方案二。2.7售水机出水部分设计方案售水机的出水部分应与投币器相照应，并且可以自动控制。投一元钱，出一瓶水。为此我们设计了两套方案。方案一：采用一个滚子接水方式，每投一个币，使电动机转动，电动机带动滚子转动180。滚子上面有有个接水孔，两个孔相对并且每个孔可容纳一瓶水，每次转动实现接一瓶水，出一瓶水,并且滚子的直径必须大于两瓶水的直径（如图）。方案二：由一个带有两个通孔的长方体盒子构成的，两个孔皆可容一瓶矿泉水通过，分别在盒子的左前方和右后方，当盒子前后移动到矿泉水的滑道位置时，矿泉水落下并通过下面与之相对的出水滑道滑出，盒子的移动需要有一个电机作为动力（如图）。 考虑到制作的难易程度，选择方案二。2.8售水机出水部分推力计算 已知储水方式以及总共两排50瓶水，每排25瓶，我们将这25瓶水分为五部分，第一部分14瓶水n1=14，第二部分1瓶水n2=1，第三部分1瓶水n3=1，第四部分n4=8，第五部分n5=1（如图），g=10，=0.28，一瓶水的质量m=0.6kg。（因为送水盒子上有滑轨，所以盒子的摩擦力忽略不计。）一瓶水的重力： G=mg=0.6x10=6N第一部分中每瓶水的受力分析：N1=Sin50G=0.7764.6N2为第一部分中沿滑道给第二部分的一个力 N2=n1N1=144.6=64.4N第二部分水的受力分析：N3=Sin50N2=0.7764.450N N4为第第二部分给第三部分的一个力 N4=N3+G水=50+6=56N第三部分水受力分析：G=N4+G水=56+6=62N N5为第三部分给第四部分的一个力 N5=Sin30G=0.562=31N第四部分每瓶水的受力分析：N6=Sin30N2=0.56=3NN7为第四部分总的沿滑道向下的一个力力 N7=n4N6=83=24NN8为第四部分沿滑道给第五部分的一个力 N8=N7+N5=24+31=55N第五部分水受力分析：N9为第五部分的重力 N9=Sin30N8=0.527.5NN10为第一到第五部分的总重力 N10=N9+G水=27.5+6=33.5NN11为50瓶水的总重力 N11=2N10=233.5=67NF为电机推杆的推力f为摩擦力 f=N11=0.286719N 所以要能推动水 F必须大于19N。 m1为电机推杆要推动的质量 m1=N11/g=67/10=6.7kg 所以电机推杆必须有能推动6.7kg的力。3部分工程图4. 实物照片5 创新点及应用5.1创新点1、绿色能源，利用太阳能给蓄电池充电，节能环保。2、智能工作，投币自动出水，省时省力，方便简单。3、工作时有LED灯提示，而且可作为广告位出租。4、太阳能自动充电，夜晚、白天均正常使用，节省时间，提高效率。5、没有电线、插座的困扰，随时随地摆放，极大的方便了人们买水饮水。5.2应用随着人们生活水平的飞速提高，人们的生活节奏加快，在各种公共场所放置一台自动售水机可以很好的方便人们的生活；在各大学城、各高校中放置太阳能自动售水机可以极大的方便学生的生活，在宿舍、操场、教学楼等位置，让学生们随时随地可以买到矿泉水以解决不时之需；普通自动售水机一般都需要外接电线充电，有的需要很长的电线才行，而且电线暴露在外面也不安全，而且还特耗电，而我们的太阳能自动售水机完全解决了这个问题，而且还是应用的绿色能源，更加环保。6 市场前景推广应用前景、效益分析与市场预测: 根据太阳能自动售水机的功能，价格以及设计结构综合来考虑该自动售水机一旦上市后肯定深受很多小区、商场、学校等相关部门的喜欢，从而使其销售前景比较理想，获得较大利润。附录1主程序*/#include #include #include lcd12864.h /定义液晶的头文件#include pcf8591.hsbit K1=P13;sbit JDQ=P12;uchar mm,nums=50;/*/主程序/*void main() uchar num,bai,shi,ge;init();init_lcd(); K1=1;JDQ=1;while(1) num=read_channel(2);bai=num/51+2; /下面这三个分离是把从通道读取到的数值转换为电压 shi=num%51*10/51; /想一下5V为255那么1v是不是代表51 ge=num%51*10%51*10/51;/1.8v是不是数值92 gotoxy(3,3); wr_d_lcd(dis3bai); wr_d_lcd(dis310); wr_d_lcd(dis3shi); wr_d_lcd(dis3ge); if(K1=0) delayms(20);if(K1=0)mm+;while(K1=0);if(mm1)if(nums0)nums-;JDQ=JDQ;mm=0; gotoxy(1,5); wr_d_lcd(dis3nums/10); wr_d_lcd(dis3nums%10); delayms(100); 子程序 LED显示屏子程序：#ifndef _LCD12864_H_#define _LCD12864_H_#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code dis1 = 剩余水量： ; /液晶显示的汉字uchar code dis2 = 电量： V ;uchar code dis3 = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,.;/延时子程序模块/*void mdelay(uint delay)uint i; for(;delay0;delay-) for(i=0;i0;i-)for(j=100;j0;j-);void delay() /延时几个微秒（us），用来IIC总线延时;void init()/IIC总线数据线时钟线初始化sda=1;scl=1; void start()/开始条件sda=1;delay();scl=1;delay();sda=0;void stop()/终止条件sda=0;delay();scl=1;delay();sda=1;delay();void response()/应答条件 uchar i=0; scl=1; delay(); while(sda=1)&(i255)i+; scl=0; delay();void write_byte(uchar date)/向PCF8591写一个字节uchar i,temp;temp=date;for(i=0;i8;i+)temp=temp1;scl=0; delay();sda=CY;delay();scl=1;delay();scl=0;delay();sda=1;delay();uchar read_byte()/从IIC设备读出一个字节uchar i=0,k=0;scl=0;delay();sda=1;delay();for(i=0;i8;i+)scl=1;delay();k=(k1)|sda;scl=0;delay();return k;uchar read_channel(uchar channel)/PCF通道选择函数uchar num;start();write_byte(0 x90);response();write_byte(0 x40|channel);response();start();write_byt