【自动晾衣架的硬件设计案例4300字】

自动晾衣架的硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u18274自动晾衣架的硬件设计案例 1169171.1自动晾衣架丝杠结构设计 1266351.2主控电路 2323611.2.1单片机方案选择 28311.2.2单片机简介 2150711.2.3主控电路 3101811.3电机驱动电路 5131091.3.1电机的选择 5128451.3.2直流电机驱动简介 5190321.3.3驱动电路 760931.4温湿度检测电路 8117751.5液晶显示电路 10282651.6光敏检测电路 11266491.7红外遥控电路 121.1自动晾衣架丝杠结构设计丝杠螺母机构也称为螺杆传动机械装置。它有着可以将回转运动转化为上下垂直运动；也可以使上下的垂直运动转变为回转运动的功能。丝杠螺母机构还在一定程度上同时具备来回滚动摩擦和左右滑动摩擦的完全不一的构造结构特性。在与传统的滑动丝杆螺母构造特点相比较而言，新型螺杆传动装置有构造结构点单方便、做工简便轻巧、研发生产价格更低的优势，同时还具有良好的自锁功能。但是它的不足之处在于摩擦阻值太大进而影响了它传动效率大大降低35%-45%。滚动丝杠螺母机构的最大优势就在于摩擦阻值更低，传动效率更高；因此，我们在本次设计中使用了滚轮式丝杠螺母机构。图3-1自动晾衣架丝杠结构示意图1.2主控电路1.2.1单片机方案选择方法一:采用单片机AT89C51作为系统处理器。AT89C51含有FLASH存储器。此类带4K字节的低压力、高功能CMOS8位微数据处理器。它自身拥有超级强大的算术能力以及非常实用的功能并且自身容积小、能耗量低、发展时间长、功能完善和性价比更适等优等条件，运用软件程序来协助完成各式各样的算数和逻辑方法的控制，并且此种方法也被用在在别的领域。方法二:选择现场可编程式门列阵(FPGA)作为系统处理器。它是在PAL、GAL、CPLD等可编程性元器件的基础上，跟随着科学技术衍生出来的最新研究品种。它具有运行程序极高稳定性、控制板体积微小、进一步扩展功能好的优秀条件；因此在研究的价格方面较为昂贵，并且本研究设计中没有特别花哨的功能，因此FPGA的处置速度快的特点不能很好的展现出来。综述上述特点:我们选取方案一作为本课题设计。1.2.2单片机简介AT89C51是美国ATMEL科学技术有限公司生产的一种低电压特性良好的CMOS-8位单片机。其中芯片内部包含四K字节的可重写唯读程序内存器（perom）和一百二十八字节的随意存取数据存储器（RAM）。它拥有密度大且集中和不容易流失性储存技术，拥有二百五十六字节随机存取存储器,32条I/0口线、3个16位定时器/记数器、6输入四优先级嵌套的中断架构、一个串行I/O口并且和一般通用的MCS-51指示命令系统所互通。这类内置芯片采用八位中央处理器（CPU）和快速存储功能，处理速度快以及更高的实用性。形状及引脚排序如图3-2所示。图3-2AT89C51引脚图1.2.3主控电路自动恢复和按键恢复都是恢复电路中最常见的线上供电方式。如设计中需要按键或自动复位,采用的复位频率一般情况下为十二MHz,而它电容选择数值为十uF,电流取值为十K。时钟复位电路图如图3-3所示。图3-3时钟复位电路图将一个12Mhz晶体振荡器与30PF电容器并联，该电容器与单片机XIAL1或XIAL2相连接。晶振电路结构如图3-4所示。图3-4晶振电路图单片机最小系统电路如图3-5所示。主要包括单片机机芯、电源电路、时钟电路和复位电路四部分。其间包括时钟电路为单片机提供工作基本时钟，复位电路将被用在将单片机内部各个电路的状态改变为初始值。图3-5单片机最小系统电路1.3电机驱动电路1.3.1电机的选择方案一：选用直流电机作为驱动电机直流电机是指可以让直流发电产生能量转变成机械装备所需要的设备能量转换为直流能量（直流电流能量）的转子直流电机系统。其特点是调速系统简单稳定、更多操纵广泛性、超过所承载能力好，并且能支持两台及两台以上设备工作，拥有快速停止、开启以及机器正反转的优点，可以完成最基本的智能操控。研究时间要远远低于其他种类的电机并且价格更为便宜。方案二：采用步进电机作为驱动电机步进电机是开环步进电机部件，可将电脉冲信息转换为角运动或线偏移。在没有能超重的状况情面的时候电机运行起来的速度和停止的时候所在的地方是依靠脉冲发射的信号频率线谱和脉冲信号的曲段数所决定的，无关载重的干扰，因此步进电机具有快速启动和停止功能的优点，但步进电机容易形成共振，不适合在操作不熟练下使用，而且制造生产价格上也会很高。根据上面所说的优缺点，我们采用方案一作为本设计方案。1.3.2直流电机驱动简介系统的电气部分主要由直流电机驱动，H桥电路也是直流电机应用中最常见的驱动电路。实际应用的时候，用分立器件做H桥是相当艰难的，但是由于现在市面上也已有一些密封好的H桥集成化电路，在接上电源、电机和控制器等电路工作后就能够应用了，因此在一定的电压和频率范围内应用十分简单的。因为在这次设计中需要使用到直流驱动电机的正反转操控，所以我们运用H桥电路驱动。H桥电路是我们经常使用的直流驱动电机电路，因为它的电路外形看起来与英语字母H特别像，所以被我们经常性的称为“H桥电路”。并且它是由四个二极管相构成的四条排列组设而成的支撑柱一样，处在中间位置的发电器是电路中的横梁。如下图3-6所示，在H桥驱动元器件的电路中还含有一个电动机和四个三极管，并且还要求导通在对角化的另一种型号的可控三极管。在运用和不同可控三极管的相通电的状况下，所输出的电压会经过电动机出现从左到右或者从右到左的差距，用来改变电机驱动的正反转情况。图3-6H桥直流驱动电路为了使发电机保持一个平稳的工作状态，H桥电路会在两个角所相互对立，如下图3-7所展示出的，当Q1与Q4相连接的同时，电源电压会经过电动机经Q1并且从左到右流通到电压。然后再通过负欠电源回转流到Q4。电流与电压如在图中所显示的那样，因此电压是通过驱动器电机正时针旋转得到的。假若晶体管在相连通的情况下，它们的电压会经过电源设备从左到右的在驱动器电机所规定的地方旋转。图3-7H桥驱动电机以顺时针转动电路下图3-8所展示的是晶体管互相连接通路的情况，因此电流会通过驱动电机从左到右的流通过来，假如下图两个三极管所形成通路的时候，下图中电流会根据箭头指示的方向经过驱动电机所流经的过程而形成逆反时针转动的电机。图3-8H桥驱动电机以逆时针转动电路1.3.3驱动电路直流电机驱动电路如图3-9所显示。图3-9直流电机驱动电路图1.4温湿度检测电路系统的测量部分主要由温湿度传感器和光敏电阻构成。温湿度传感器是一个具有已经校正过数字信号的输出值的温湿度综合感应器。由于使用了独有的数据模块收集方法与温湿度数据传感方法，使得此产品销售具备了高度的安全性和优秀的长期稳定性。因而具备了性能卓越、超快响应、抗干扰性能强、价格比等极高优势。超小型的体积、很低的功率，且信息传递距离达到了二十米以上。在温湿度检测传感器收集到每时每刻的情况时，我们可对照表3-1找出相对应的温湿度阻抗特性数据情况。表3-1温湿度阻抗特性数据在这次设计开发中，我们选用的是广泛利用的拥有可靠性很高的DTHH11温湿度传感器。DHT11是一种已经被校对以数字信号输出的温湿度感应器。精准性湿度为正负百分之五RH，温度正负百分之二度，最大量程湿准度百分之二十到百分之九十RH，温度0～50℃。DHT11温湿度测量系统是简化的单总线方法，它有一个数据连接线，所有从中的数据互换、操作等都由单总线进行；它们主次结极，只从主机叫从机的时，从机才能回应。图3-10DHT11电路图1.5液晶显示电路LCD1602液晶表示的工作原理是液晶物理材质的性质来决定的，利用电源和电压对于它表示区间进行操控，有电的话就可以表示出来需要形状。液晶显示屏它的厚度很薄、涉及的范维广、而且能在很大规模的电路上上电工作、可以简单轻易的显示全彩色的优势，并且能够一起显示32个字符，是一种显示的液晶显示器电路。所以这次采用的是LCD1602液晶屏表示湿度以及温度。图3-11液晶显示电路图1.6光敏检测电路光敏电阻是根据光电导效应而制作或形成的光敏检测元器件，它的电阻值会因为光源强度的照射而改变的。当光照强度不断增加的时候，他的阻抗系数会慢慢的减小；当光照强度不断持续减小的时候，其阻抗系数值会持续增大。光敏电阻通常是在金属绝缘材料基底板上添加一块光电导线，并在广电导线的两端添加上正负电极，在电极二端再加上引线端子，经过严密封装之后放进带有微孔的铜制或塑胶外壳体内。一般的光敏表面都会被制作为弯曲形，而且电极表面则会被迫制作成为梳状，这么做是为了提高光敏电阻的对光强度，并且缩短两个电极之间的间距，增强光敏电阻反应的快速性。这个系统使用感光光敏电阻特性来测量光亮强度的程度，并使用测光强度判断区分白天和黑夜，而湿度传感器测量辅助的阴晴天气状况，电路结构如图3-12所显示。光敏电阻器的电路模式PGM5539，设计达成的手段是利用光敏阻值光与电的特殊机能，感光电阻小时是不产生光，能让系统稳定正常化工作。在所示图中，根据工作时候的电路（在一般照明下），调节电位器的阻值，然后比较器输出功率高，由于光暗的的程度方式不一样，光敏阻值的放大，低于反相端的极端电流，比较器输出功率变小，而后经由外部中断，单片机控制直流驱动电机一起逆时针转动，并且使衣物回收进来。图3-12光敏检测电路1.7红外遥控电路在现如今科技高度发展的现代社会当中，红外遥控已经被频繁的用在各种种类的家用电器上了，并且为人们在日常空闲时间使用的时候提供了很大的便捷方面。红外遥控系统电路在一般情况下来说是由此设备的两个方面组合成的，其中内部包括：红外线发射器装置以及红外线接收器装置。其工作原理电路图如图3-13所示。图3-13红外遥控系统图红外收发器装置还可以经由键盘电路器、红外解码芯片元器件、总的电路和红外设备分发信息。或者作为红外编码对象，结合全系统设备，结合强大的集成化系统的红外接收和红外收发设备。被经常用在较好的处理信息在通过红外线发射控制信号装置传送到接收方的基准带的二进制信息调制解调器的脉冲信号信息，一般看到的脉冲宽度调制的信息从而完成脉波中间时间间隔的脉冲宽度调制来完成信号调节的方式。其电路图如图3-14所示。图3-14红外遥控接收电路红外遥控发射设计是通过发射机器，指示讯号发生电路,调整集成电路,直流电机驱动集成电路和红外线发射机装置基本来构成指示命令键。在开启指示命令按钮的同时,由命令信息生成电路所生成的控制信息将在经过调制电路调制的控制指令信息生成之后需要，在最后经过由驱动器集成电路驱使的红外发射装置，并且显示出具体的红外遥控命令信息。其红外发射电路图下图3-15所示。图