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晾衣架控制系统设计

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-12-23 10:29

  晾衣架负责体系安排_电子/电道_工程科技_专业材料。舛讹!未找到援用源。 毕 业 设 计 安排标题 系(部) 学科专业 班 姓 学 级 名 号 自愿晾衣架安排 机器工程系 机电一体化 舛讹!未指定书签。 陈涛 王笑 向导

  舛讹!未找到援用源。 毕 业 设 计 安排标题 系(部) 学科专业 班 姓 学 级 名 号 自愿晾衣架安排 机器工程系 机电一体化 舛讹!未指定书签。 陈涛 王笑 向导西宾 自愿晾衣架负责体系安排 新疆工程学院卒业安排使命书 学 生 姓 名 设 计 题 目 接收使命日期 指 导 教 师 陈涛 自愿晾衣架安排 2013.11.4 王笑 已毕使命日期 向导西宾单元 2013.12.13 新疆工程学院 专 业 班 级 机电 11—2 设 计 目 标 该装配要达成衣架的上下运动。整套装配由螺钉与墙体相连,装配由电动机已毕 伸缩使衣架已毕职业。该装配达成自愿负责的效用。使得人们的糊口加倍简便,更为 当代化。正在此根底上,能够使家居智能化更好的融入人们的糊口中去,为人们的糊口 起到更大的感化。咱们的安排简便而有用。只是正在机闭上稍加改动,就能使得产物得 到有用的晋升。因而咱们真心的生机咱们的安排能取得行使与扩大,这是安排者的出 发点,改进源于不满,源于抱负,源于对糊口的热爱。 设 计 要 求 安排恳求和要求: 1) 晾衣架能自愿起落以缓解举手晾衣的艰难; 2) 晾衣架能自愿伸出和缩回,既充斥使用了阳光,削减变乱隐患又不影响全部幼区 的总体漂后; 3) 足够的承载力; 4) 操作容易,省力。 教 师 指 导 过 程 记 录 [1] 国度机器工业委员会.电机道理[M].北京:机器工业出书社,1988.9[2] 胡双,马志云.永磁无刷直流 电机体系修模探讨[J].电工工夫杂志, 2003.8:17~21[3] 张毅刚.单片机道理及行使[M].北京:上等造就 参 出书社,2003.12[4] 王晓明.电动机的单片机负责[M].北京:北京航空航天大学出书社,2002.5[5] 拉希 考 资 料 德,陈修业,杨德刚.电力电子工夫手册[M].北京:机器工业出书社,2004.6[6]徐凤霞,赵成安 继电器使 用实例[J].齐齐哈尔大学学报 2004 年 3 月第 20 卷第 1 期 64-66[7] J.M.佩提著,蔡振明译.电子放大器 的的表面与安排[M].上海:上海科技出书社,1997.8 I 自愿晾衣架负责体系安排 新疆工程学院卒业安排成果表 学 生 姓 名 设 计 题 目 考 核 项 目 1、职业立场与秩序 一、 向导教 师评分 2、基础表面、基础常识、基础妙技和表文秤谌 3、独立职业才气、理会和处理题目才气 4、已毕使命的环境与秤谌(论文与实物硬件质地) 向导西宾具名: 二、 评阅教 师评分 1、论文质地(无误性、层次性、创建性和适用性) 2、收效工夫秤谌(表面理会、策画、实践和实物职能) 评阅西宾具名: 1、已毕使命书所原则的实质和恳求 2、论文与实物的质地 三、 答辩幼 组评分 3、课题安排实质的讲述 4、回复题目的无误性 答辩组长具名: 年 月 年 月 日 5 5 10 10 日 年 月 日 15 15 陈涛 专 业 班 级 机电 11-2 自愿晾衣架负责体系安排 考 核 内 容 满 分 10 10 10 10 评 分 四、答辩幼构成绩评定: 职掌人具名: 年 月 日 五、答辩委员会偏见: 答辩委员会主任具名: 年 月 日 II 自愿晾衣架负责体系安排 自愿晾衣架负责体系安排 摘 要 智能自愿晾衣架也许达成晾衣架的自愿起落,衣服超重的自愿检测及体系窒碍保 护等效用。与古代的手动晾衣架比拟,自愿晾衣架拥有起落更省力,起落速率更速等 上风,跟着工夫的日臻完好,自愿晾衣架将成为墟市的主导产物。 本安排采用单片机 AT89C51 举动自愿晾衣架的检测及负责重点,采用电阻应变片 达成超重检测,通过手动按键负责晾衣架的起落,通过发光二极管显示晾衣架的职业 形态,同时拥有超重声光报警感化,该体系还推广了直流电机的的过流维护效用以及 电气隔断效用。软件片面采用模块化安排思思,编造了各个模块的流程图,达成了对 晾衣架起落负责,形态显示等效用。本安排拥有灵敏容易、合用鸿沟广的特性,基础 也许知足推行需求。 III 自愿晾衣架负责体系安排ng resistance strain gauge realize overweight detection, through manual buttons to control clothes hanger up or down. through the leds to display the clothes hanger working condition.At the same time,it has the overweight sound-light alarm circuit. this system also increased dc motor of the over-current protection function.software part adopts modular design thought, compiled the flowchart of each module. realized to dc motor positive & reverse control and state display functions.This design is agile and convenient, widely use .Basicly can satisfy the practice demands. KEY WORDS clothes hanger single-chip microcomputer lift control alarm IV 自愿晾衣架负责体系安排 目 录 中文摘要 ............................................................................................................................................ III 英文摘要 ............................................................................................................................................ IV 1 绪论 ................................................................................................................................................. 1 1.1 自愿晾衣架先容 .......................................................................................................... 1 1.2 晾衣架的史籍及近况................................................................................................ 1 1.3 晾衣架行业的兴盛及异日 ..................................................................................... 2 2 团体电道安排............................................................................................................................ 4 2.1 自愿晾衣架团体框图................................................................................................ 4 2.2 体系的厉重部件计划论证与对比 ..................................................................... 4 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 治理器的遴选与论证........................................................................................... 5 驱动电机的遴选与论证 ...................................................................................... 5 直流电机驱动电道的遴选与论证 .................................................................... 5 稳压电源计划遴选与论证 ................................................................................. 6 2.3 体系各模块的最终计划 .......................................................................................... 7 3 基础元器件先容及各片面电道安排 ............................................................................ 8 3.1 直流电机的运转道理................................................................................................ 8 3.1.1 3.1.2 3.1.3 直流电机的机闭 .................................................................................................... 8 直流电机的基础职业道理 ................................................................................. 8 直流电机的额定值 ............................................................................................. 10 3.2 单片机道理 ................................................................................................................... 11 3.2.1 3.2.2 3.2.3 单片机道理概述 .................................................................................................. 11 单片机的行使体系 ............................................................................................. 12 AT89C51 简介 ....................................................................................................... 13 自愿晾衣架负责体系安排 3.3 其它厉重器件先容 ................................................................................................... 18 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 NE555 先容 ............................................................................................................ 18 集成运放 LM358 先容......................................................................................... 20 继电器的先容 ...................................................................................................... 21 光耦先容 ............................................................................................................... 23 串行下载口先容 .................................................................................................. 25 3.4 各片面电道安排 ........................................................................................................ 26 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.4.9 3.4.10 电源电道 ............................................................................................................... 26 时钟电道 ............................................................................................................... 28 复位电道 ............................................................................................................... 29 按键电道 ............................................................................................................... 30 超重检测电道 ...................................................................................................... 31 形态指示电道 ...................................................................................................... 32 声光报警电道 ...................................................................................................... 33 过流维护电道 ...................................................................................................... 34 负责电机正反转电道......................................................................................... 36 串口电道 ............................................................................................................. 37 4 体系的软件各片面安排与达成 .................................................................................... 39 4.1 超重检测片面.............................................................................................................. 39 4.2 上升片面 .................................................... 40 4.3 消重片面 ........................................................................................................................ 40 4.4 过流中止片面.............................................................................................................. 41 5 安排总结 .................................................................................................................................... 42 参考文件 ............................................................................................................................................ 40 附 录 ................................................................................................................................................. 41 自愿晾衣架负责体系安排 1 绪论 1.1 自愿晾衣架先容 目前晾衣架别离动、自愿两种。手动较为普及。自愿之因而未能普及扩大,这是 因为全部行业工夫上的不可熟以及售后任职的局部——事实是镶正在天花板上, 不像幼 家电相似容易搬移去维修调理。因此目前,如故手动为墟市的主导。但自愿晾衣架有 出手动晾衣架弗成比较的上风如起落更省力, 起落速率更速等。 跟着工夫的日臻完好, 自愿晾衣架将成为墟市的主导产物。 自愿晾衣架是约莫10年前崭露的一种晾晒衣服的器械。这种产物刚出来时晾杆是 用不锈钢圆管做的,式子简单,只是举动一种容易晾晒衣服的用具,但跟着工夫的推 移,出产晾衣架的厂家越来越多,竞赛越来越大,厂家各出奇谋,晾衣架的式子越来 越多, 越来越美丽, 晾衣架此刻已不只仅是一种晾晒的用具了, 更演酿成一种修饰品, 成为阳台一道景致线。 晾衣架的种种配件也屡见不鲜, 每一件配件都能够举动修饰品, 修饰当代家庭的阳台。 1.2 晾衣架的史籍及近况 自愿晾衣架是一中国特征的产物,上世纪八十年代末起源于中国,至今约莫20年 史籍,是一新兴行业。 晾衣架是我国较早崭露的一种家具,周朝开端实行礼造,贵族阶级对衣冠十 分珍贵,为了适宜这种须要,较早就崭露了特意用来吊挂衣物的架子。各个朝 代的衣架步地各有差别,名称也有所差别。年龄岁月,横架的木杆,用以挂衣 曰“桁” ,又叫“木施” 。正在宋代,衣架的行使较前代更为广大,而且有情景的 材料,河南禹县宋墓壁画打扮图中的衣架,它由两根立柱撑持一根横杆,横杆 两端长出立柱,两端微向上翘,并做成花朵状。下部用两横木墩以稳固立柱, 正在上横杆下部的两柱之间,另加一根横杆,以起加固感化。明代衣架团体造型 仍仍旧着古代形式,但用材、创造、修饰很大方。衣架下端以两块墩子木作支 撑,里表两面浮雕回纹,前后两个镂雕卷草花抵夹。上部和下片面用木插与立 柱和座墩相连,因为底下的横格木拥有肯定的宽度,故能够摆放鞋履等物。晾 衣架从选材、安排、镌刻创造,正在明代的岁月都到达了很高的艺术秤谌。明清 衣架造型高贵,修饰邃密,镌刻细巧。明清官员头戴乌纱红缨帽,身着前后缀 1 自愿晾衣架负责体系安排 有补子的马蹄袖长袍,故清代衣架雄伟,立柱上设有横杆,二端出挑,雕有文 饰回纹,墩上有立柱,前后两个镂雕卷草花抵夹。上部和下片面用木插与立柱 和座墩相连,两墩安置用幼块木柴相连。清朝实行“易服”战略,践诺穿满人 打扮,满人体魄剽悍而雄伟,所穿的打扮体积大,份量重。有钱、有职位人的 衣服,是由绣凤的绫罗绸缎构成。于是,作育清代衣架的荣华、持重、强壮,是这一 个岁月的特点,也是区别其他时期的差别之处。清代衣架又俗称“朝服架” ,厉重挂 置男用官服所用, 于是, 全部的衣架主梁都宛如二条仰首的双龙, 傲气地横卧正在那里, 标记着官运享通,其余的如“福”“禄”“寿”及种种修饰性花饰,则进一步夸大他 、 、 们的价钱观点。能够看到,早期的封修社会,做工缜密、用料考究的晾衣架只是上层 权臣阶级的浪费家庭用品,而浅显的老苍生是享用不到的,他们只可马上取材,竹竿 或木棍做晾杆,再加上一个自造的支架,就成了“布衣晾衣架” ,况且这个晾衣的传 统居然沿用了几千年,直到现正在中国不少的村落地域仍正在行使这种最淳厚、最简便的 晾衣格式。 古时的衣架到了当代社会又有了新的演变和兴盛,跟着人类文雅和科技的前进, 当代的创造工艺及新型合金质料利用的相勾结,出现了当代的晾衣架,晾衣架也日益 兴盛成为当代家居糊口的必备品。希奇比来几年,中国的房地产迎来了空前绝后的高 速兴盛局势, 紧随其后的修材家居业, 天然也水涨船高。 晾衣架做为修材类五金产物, 跟着公民糊口秤谌的提升,也成为了家庭装修中消费者务必商酌购置的家居用品。目 前,晾衣架产物的墟市消费观点正正在产生改观,人们晾晒衣服和糊口用品的习气从最 早的原始的固定晾杆,得手拉起落衣架,再到自愿晾衣架和最新的数码遥控晾衣架, 短短的20年工夫内,产物一经产生了翻天覆地的改观。从消费需求看,人们的消费观 念也开端向品牌化、高等化、容易化的理性宗旨迈进。体验试营销伎俩正寂静进入晾 衣架墟市。消费者对产物的需求,也从简便的行使需求,上升到对产物的团体安排、 效用、颜色、任职等多方面的整合需求。从产物工夫看,当代晾衣架晾杆的材质和表 面工艺治理也正在一直地提升,材质用料上也从铁质到不锈钢,再兴盛到铝合金及目前 采用的最新航空质料——铝钛合金,一直地推动兴盛。 1.3 晾衣架行业的兴盛及异日 晾衣架,兴盛到这日,一经不只仅是一个晾衣服的用具。除了适用性很强表,更 是一个颇具修饰性的产物。它是阳台一道厉重的景致线。除了要买来晾衣服,消费者 2 自愿晾衣架负责体系安排 也许更器重情绪上的需乞降知足。 目前晾衣架的“效用”一经广大取得消费者的认同,一经变成一个“行业” 。回归 产物自身——走质地、特征门道:一直改进、改进,引颈行业从头重 视质地。 适用的产物,质地才是永世的。唯有质地被人人汲取,行业才可连续健壮兴盛。换言 之,只消效用、质地广大被认同,晾衣架将会成为住民糊口一个必须品。而竞赛激烈 的异日,特征将是吸引顾客的要紧因素! 3 自愿晾衣架负责体系安排 2 团体电道安排 2.1 自愿晾衣架团体框图 本安排恳求安排自愿晾衣架的负责体系,能达成晾衣架的自愿起落,衣服重量的 自愿检测及体系的窒碍维护效用。安排衣物的搭载总重量不赶上 30kg,晾衣架的升 降速率为 0.4m/s。电机的额定功率为 120W。 该安排电道的方框图如图 2-1。该电道的输入有超重信号输入电道、手动按键电 道、过流检测输入电道;电道的负责重点是 AT89C51 单片机;输出片面有声光报警 电道、形态显示电道、电机负责电道。 超重传感器 声光报警器 AT89C51 手动按键 形态显示 过流检测 电机负责 图 2-1 整机道理方框图 电道职业道理:当体系上电后,电源指示灯点亮;当晾晒衣服时,超重传感器检 测衣物是否赶上电机所能承载的质地,当超落伍声光报警器就会报警,同时电机负责 电道使电机不职业;当上升按键被按下,上升指示灯点亮,同时电机负责电道使电机 正转;当消重上升按键被按下,消重指示灯点亮,同时电机负责电道使电机反转;如 果产生窒碍使电机处于过流职业时,过流检测就会输出信号使声光报警器报警,同时 使电机不职业。 2.2 体系的厉重部件计划论证与对比 标题恳求安排一自愿晾衣架,依据恳求需采用一只电机来负责晾衣架的起落。采 用传感器衣物是否超重,当过载或产生窒碍时通过声光报警器达成报警,别的还需用 4 自愿晾衣架负责体系安排 到键盘及显示,下面临厉重部件的遴选加以论证。 2.2.1 治理器的遴选与论证 计划一:采用 FPGA(现场可编程门排阵)举动体系的治理器。因为 FPGA 将所 有器件集成正在一块芯片上,因而表围电道较少,负责板的体积幼,稳固性高,扩展性 能好;况且 FPGA 采用并行的输入输特地式,体系治理速率速,再加上 FPGA 有容易 的开辟境遇和充足的开辟用具等资源可使用,易于调试;不过 FPGA 的本钱偏高,而 且因为本安排对输出治理的速率恳求不高, 因而 FPGA 高速治理的上风得不到充斥体 现。 计划二:采用单片机 AT89C51 举动体系的治理器。单片机算术运算效用强,软 件编程灵敏、自正在度大,可用软件编程来达成种种算法和逻辑负责,而且因为其功耗 低、体积幼、工夫熟练和本钱低等所长,使其正在各个范围行使通常。 基于以上理会,采用单片机 AT89C51 举动体系的治理器。 2.2.2 驱动电机的遴选与论证 计划一:采用步进电机举动实施单位。步进电机是将电脉冲信号转移为角位移或 线位移的开环负责元件。正在非超载的环境下,电机的转速、阻滞的处所只取决于脉冲 信号的频率和脉冲数,而不受负载改观的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转 过一个步距角。于是,步进电机拥有迅速启停才气,但步进电机本钱对比高且要是控 造失当容易出现共振。 计划二:采用直流电机举动实施元件。直流电动机拥有良好的调速个性,调速平 滑、容易,调剂鸿沟广,过载才气强,能承袭屡次的挫折负载,可达成屡次的迅速启 动、造动和反转;能知足出产进程自愿化体系种种差别的卓殊运转恳求。直流电机成 本低且的电道简便。 基于以上理会,采用直流电机举动体系的传动装配。 2.2.3 直流电机驱动电道的遴选与论证 计划一: 采用与直流电机相配合的造品驱动装配。 采用该办法达成直流电机驱动, 其所长是职业牢靠,减省创造和调试的工夫,但本钱很高。 计划二:采用继电器来负责直流电机。采用该办法达成直流电机驱动,电道相连 对比简便,职业相对也对比牢靠,本钱低廉,工夫成熟。另表,为提升电道的抗作对 才气,驱动电道与单片机接口可通过光耦元件相连。 5 自愿晾衣架负责体系安排 基于以上理会,商酌到要驱动的电机瞬时电流较大以及电道的纷乱水准,采用方 案二达成电机驱动。 2.2.4 稳压电源计划遴选与论证 计划一:采用串联反应式稳压电道,图 2-2 中 VI 是整流滤波电道的输出电压,T 为调剂管,A 为对比放大电道,VREF 为基准电压,它由稳压管 DZ 与限流电阻 R 串联 所组成的简便稳压电道得到,R1 与 R2 构成反应搜集,是用来反响输出电压改观的取 样闭节。 图 2-2 串联反应式稳压电道 这种稳压电道的主回道是起调剂感化的 T 与负载串联,故称为串联式稳压电道。 输出电压的改观量由反应搜集取样经放大电道(A)放大后去负责调剂管 T 的 c-e 极 间的电压降,从而到达稳固输出电压 VO 的方针。但该电道纷乱,行使谢绝易。 计划二:采用集成三端稳压器 1 V V 2 O U I N G N 图 2-3 集成三端稳压器 如图所示,集成三端稳压器是一个集成芯片,它有一个电压输入端 Vin,一个电 压输出端 Vout 和一个接地端 GND,其基准电压由芯片内部电道断定,是一个固定的 6 3 D T 自愿晾衣架负责体系安排 值。集成三端稳压器的表部机闭简便,行使对比容易。 基于以上理会,咱们采用计划二做为电源计划。 2.3 体系各模块的最终计划 经历防备地舆会和论证,选定了体系各模块的最终计划如下: 电源:采用三端稳压器构成稳压电源: 治理器:采用单片机 AT89C51 构成负责体系; 电机:采用直流电机; 电机驱动:采用继电器来负责直流电机; 超重检测:电阻应变片称重传感器; 报警模块:采用声光报警器; 键盘:独立式键盘接口盘查格式; 显示:采用发光二极管。 7 自愿晾衣架负责体系安排 3 3.1 基础元器件先容及各片面电道安排 直流电机的运转道理 3.1.1 直流电机的机闭 图 3-1 直流电机的物理模子图 此中,固定片面有磁铁,这里称为主磁极;固定片面另有电刷。动弹片面有环形 死心和绕正在环形死心上的绕组。(此中 2 个幼圆圈是为了容易的展现该处所上的导体 电势或电流的宗旨而扶植的) 上图展现一台最简便的南北极直流电机模子,从模子上能够看到,直流电机的机闭 应由定子和转子两大片面构成。直流电机运转时静止不动的片面称为定子,定子的主 要感化是出现磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装配等构成。运转 时动弹的片面称为转子,其厉重感化是出现电磁转矩和感触电动势,是直流电机实行 能量转换的要道,因而日常又称为电枢,定子与转子之间有一气隙。正在电枢死心上放 置了由两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末梢分袂连到两个圆弧形的铜片上, 此铜片称为换向片。换向片之间相互绝缘,由换向片组成的团体称为换向器。换向器 固定正在转轴上,换向片与转轴之间亦相互绝缘。正在换向片上安插着一对固定不动的电 刷,当电枢挽救时,电枢线圈通过换向片和电刷与表电道接通。 3.1.2 直流电机的基础职业道理 1.直流电动机职业道理 由下图可知,当将表部直流电源加于电刷 A(正极)和 B(负极)上,则线圈 abcd 中 流过电流,正在导体 ab 中,电流由 a 指向 b,正在导体 cd 中,电流由 c 指向 d。导体 ab 8 自愿晾衣架负责体系安排 和 cd 分袂处于 N、S 极磁场中,受到电磁力的感化。用左手定章可知导体 ab 和 cd 均受到电磁力的感化,且变成的转矩宗旨相同,这个转矩称为电磁转矩,为逆时针方 向。云云,电枢就顺着逆时针宗旨挽救。 图 3-2 直流电动机职业道理示希图 如图 3-2(a)所示。当电枢挽救 180° ,导体 cd 转到 N 极下,ab 转到 S 极下,如图 3-2(b)所示,因为电流仍从电刷 A 流入,使 cd 中的电流变为由 d 流向 c,而 ab 中的 电流由 b 流向 a,从电刷 B 流出,此时载流导体 ab 和 cd 受到电磁力的感化宗旨同样 可由左手定章占定,它们出现的转矩依旧使得转子逆时针动弹。由此可见,加于直流 电动机的直流电源,借帮于换向器和电刷的感化,使直流电动机电枢线圈中流过的电 流,宗旨是交变的,从而使电枢出现的电磁转矩的宗旨恒定稳固,确保直流电动机朝 确定的宗旨连结挽救。这便是直流电动机的基础职业道理。 实践的直流电动机,电枢圆周上不是由一个线圈组成而是平均地嵌放很多线圈, 以削减电动机电磁转矩的震撼, 绕组步地同发电机。 相应地换向器由很多换向片构成, 使电枢线圈所出现的总的电磁转矩足够大而且对比平均,电动机的转速也就对比均 匀。 2.直流电机的励磁格式 励磁绕组的供电格式称为励磁格式。按励磁格式的差别,直流电性能够分为以下 4 类。 (1)他励直流电机 9 自愿晾衣架负责体系安排 励磁绕组由其他直流电源供电, 与电枢绕组之间没有电的干系, 如图 3-3(a)所示。 永磁直流电机也属于他励直流电机,因其励磁磁场与电枢电流无闭。图 3-3 中电流正 宗旨是以电动机为例设定的。 (2)并励直流电机 励磁绕组与电枢绕组并联。 如图 3-3(b)所示。励磁电压等于电枢绕组端电压。 以 上两类电机的励磁电流唯有电机额定电流的 1%~5%, 因而励磁绕组的导线)串励直流电机 励磁绕组与电枢绕组串联,如图 3-3(c)所示。励磁电流等于电枢电流,因而励磁 绕组的导线)复励直流电机 每个主磁极上套有两套励磁磁绕组,一个与电枢绕组并联,称为并励绕组。一个 与电枢绕组串联,称为串励绕组,如图 3-3(d)所示。两个绕组出现的磁动势宗旨类似 时称为积复励,两个磁势宗旨相反时称为差复励,日常采用积复励格式。 直流电机的励磁格式差别,运转个性和合用地方也差别。 图 3-3 直流电机的励磁格式 3.1.3 直流电机的额定值 电机成立厂遵循国度模范,依据电机的安排和试验数据而原则的每台电机的厉重 职能目标称为电机的额定值。额定值大凡标正在电机的铭牌上或产物仿单上。直流电 机的额定值厉重有下列几项: 1.额定功率 10 自愿晾衣架负责体系安排 额定功率是指电机遵循原则的职业格式运转时所能供给的输出功率。对电动机来 说,额定功率是指转轴上输出的机器功率。 2.额定电压 额定电压是电机电枢绕组也许安宁职业的最大表加电压,单元为 V(伏特)。 3.额定电流 额定电流是电机遵循原则的职业格式运转时,电枢绕组应允流过的最大电流,单 位为 A(安培)。 4.额定转速 额定转速是指电机正在额定电压、额定电流和输出额定功率的环境下运转时,电机 的挽救速率,单元为 r/min(转/分)。 额定值大凡标正在电机的铭牌上,又称为铭牌数据。另有少许额定值,比方额定转 矩 TN、额定服从 ?N 等,不愿定标正在铭牌上,可查产物况明书或由铭牌上的数据计 算取得。 直流电机运转时,要是各个物理量均为额定值,就称电机职业正在额定运转形态, 亦称为满载运转。 正在额定运转形态下, 电机使用充斥, 运转牢靠, 并拥有杰出的职能。 要是电机的电枢电流幼于额定电流,称为欠载运转;电机的电枢电流大于额定电流, 称为过载运转。欠载运转,电机使用不充斥,服从低;过载运转,易惹起电机过热损 坏。 3.2 单片机道理 3.2.1 单片机道理概述 单片机是把微型策画机厉重片面都集成正在一块芯片上的单芯片微型策画机。图 3-4 中展现单片机的楷模机闭图。因为单片机的高度集成化,缩短了体系内的信号传 送隔绝,优化完了构修设,大大地提升了体系的牢靠性及运转速率,同时它的指令系 统又很适合于工业负责的恳求, 因而单片机正在工业进程及设置负责中取得了通常的应 用。 11 自愿晾衣架负责体系安排 图 3-4 楷模单片机机闭图 3.2.2 单片机的行使体系 单片机正在实行及时负责和及时数据治理时,须要与表界互换新闻。人们须要通过 人机对话,懂得体系的职业环境和实行负责。单片机芯片与其它 CPU 对比,效用虽 然要强得多,但因为芯片机闭、引脚数方针控造,片内 ROM、RAM、I/O 口等不行 许多,正在组成实践的行使体系时须要加以扩展,以适宜差别的职业环境。单片机行使 体系的组成基础上如图 3-5 所示。 图 3-5 单片机的行使体系 单片机行使体系依据体系扩展和体系修设的情景,能够分为最幼行使体系、最幼 功耗体系、楷模行使体系。本安排是安排一款最幼行使体系,最幼行使体系是指能维 持单片机运转的最简便修设的体系。这种体系本钱低廉、机闭简便,常用来组成简便 的负责体系,如开闭量的输入/输出负责、时序负责等。关于片内有 ROM/EPROM 的 芯片来说,最幼行使体系即为配有晶体振荡器、复位电道和电源的单个芯片;对与片 12 自愿晾衣架负责体系安排 内没有 ROM/EPROM 芯片来说,其最幼行使体系除了应修设上述的晶振、复位电道 和电源表,还应装备 EPROM 或 EEPROM 举动圭表存储器行使。下图便是一个 AT89C51 的一个楷模最幼行使体系。 图 3-6 AT89C51 最幼行使体系 3.2.3 AT89C51 简介 AT89C51 含 E? PROM 电可编闪速存储器。有两级或三级圭表存储器保密体系, 抗御 E? PROM 中的圭表被不法复造。不消紫表线擦除,提升了编程服从。圭表存储 器 E? PROM 容量可达 20K 字节。 13 自愿晾衣架负责体系安排 AT89C51 是一种带 4K 字节明灭可编程可擦除只读存储器的低电压、高职能 8 位 微治理器,俗称单片机。其可擦除只读存储器能够频频擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器成立工夫成立,与工业模范的 MCS-51 指令集和输出管 脚相兼容。因为将多效用 8 位 CPU 和明灭存储器组合正在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微负责器,为许多嵌入式负责体系供给了一种灵敏性高且价廉 的计划。 成立工艺为 HMOS 的 51 系列单片机都采用 40 只引脚的双列直插式封装 (DIP) 格式,其引脚如图 3-7 所示: 图 3-7 单片机的引脚陈设 40 只引脚按其效用来分,可分为如下 3 类: (1)电源实时钟引脚:VCC,GND,XTAL1,XTAL2。 (2)负责引脚:/PSEN,ALE,/EA,RESTE(即 RST)。 (3)I/O 口引脚:P0 口,P1 口,P2 口,P3 口,为 4 个 8 位 I/O 口的表部引脚。 1.厉重个性: ·与 MCS-51 兼容 ·4K 字节可编程明灭存储器 ·寿命:1000 写/擦轮回 ·数据保存工夫:10 年 14 自愿晾衣架负责体系安排 ·全静态职业:0Hz-24MHz ·三级圭表存储器锁定 ·128*8 位内部 RAM ·32 可编程 I/O 线 位准时器/计数器 ·5 个中止源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电形式 ·片内振荡器和时钟电道 2.管脚解释: VCC:电源端,接+5V 电源。 GND:接地端。 P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开道双向 I/O 口,每脚可汲取 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被界说为高阻输入。P0 也许用于表部圭表数据存储器,它 能够被界说为数据/地方的第八位。 FIASH 编程时, 口举动原码输入口, FIASH 正在 P0 当 实行校验时,P0 输出原码,此时 P0 表部务必被拉高。 P1 口:P1 口是一个内部供给上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能汲取输 出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被表部 下拉为低电平常,将输出电流,这是因为内部上拉的由来。正在 FLASH 编程和校验时, P1 口举动第八位地方汲取。 P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可汲取,输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且举动输入。并 于是举动输入时,P2 口的管脚被表部拉低,将输出电流。这是因为内部上拉的由来。 P2 口当用于表部圭表存储器或 16 位地方表部数据存储器实行存取时, 口输出地方 P2 的高八位。正在给出地方“1”时,它使用内部上拉上风,当对表部八位地方数据存储器 实行读写时,P2 口输出其卓殊效用寄存器的实质。P2 口正在 FLASH 编程和校验时接 收高八位地方信号和负责信号。 P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可汲取输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后,北京pk彩票官网是哪个它们被内部上拉为高电平,并用作输入。举动输入,由 于表属员拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL)这是因为上拉的由来。 15 自愿晾衣架负责体系安排 P3 口也可举动 AT89C51 的少许卓殊效用口,如下所示: P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(表部中止 0) P3.3 /INT1(表部中止 1) P3.4 T0(记时器 0 表部输入) P3.5 T1(记时器 1 表部输入) P3.6 /WR(表部数据存储器写选通) P3.7 /RD(表部数据存储器读选通) P3 口同时为明灭编程和编程校验汲取少许负责信号。 ALE/PROG:ALE 引脚输出为地方锁存应允信号,当单片机平常职业时,ALE 端以稳固的频率周期输出正脉冲信号。当拜候表部存储器时,ALE 输出信号的负跳 沿用于单片机发出的低 8 位地方经表部锁存器锁存的锁存负责信号。 尽管不拜候表部 存储器,ALE 端仍以稳固的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。 要是思发轫鉴定单片机芯片的黑白,能够用示波器查看 ALE 端是否有正脉冲信号输 出,要是有脉冲信号输出,则单片机基础上是好的。然而要属意的是:每当用作表部 数据存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如思禁止 ALE 的输出可正在 SFR8EH 地方上置 0。此时,ALE 唯有正在实施 MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起感化。别的,该引脚被 略微拉高。要是微治理器正在表部实施形态 ALE 禁止,置位无效。/PROG 是本引脚的 第二效用。正在对片内 EPROM 型单片机(比方 8751)编程写入时,此引脚为编程脉 冲输入端。 /PSEN:表部圭表存储器的输出应允负责端。正在由表部圭表存储器取指期时,此 引脚输出脉冲负跳沿举动读表部圭表存储器的选通讯号。此脚与表部圭表存储器的 /OE 端相连。/PSEN 端能够驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。要是要反省一个单片机行使系 统上电后,CPU 能否平常到表部圭表存储器读取指令码,能够用示波器查/PSEN 端 有无脉冲输出。 /EA/VPP:/EA 效用为表里圭表存储器遴选负责端。当/EA 为高电平常,CPU 执 行片内圭表存储器指令,但当 PC 中的值赶上 0FFFH 时,即赶上片内圭表存储器的 4KB 地方鸿沟时,将自愿转向实施片表圭表存储器指令。当/EA 为低电平常,CPU 只实施片表圭表存储器指令。非论是否有内部圭表存储器。关于 8031,因为其无片 16 自愿晾衣架负责体系安排 内 ROM,故/EA 务必接低电平,云云只遴选表部存储器。/VPP 为本引脚第二效用。 正在对 EPROM 型单片机内 EPROM 固化编程时, 用于施加较高的编程电压 (比方+21V 或+12V) 。关于 89C51,则加正在/VPP 引脚的编程电压为+12V 或+5V。 RST/Vpd:该引脚为复位信号输入端,该信号高电平有用,当单片机运转时,正在 此引脚输入仍旧大于两个机械周期的高电平后,就能够已毕复位操作。单片机平常工 作时,此引脚应为≤0.5V 低电平。Vpd 为本引脚第二效用。即备电源的输入端。当电 源 Vcc 产生窒碍时降到某一原则值的低电平常,将+5V 电源直接接入 RST 端,为内 部的 RAM 供给备电源,可维护片内 RAM 中新闻不损失,从而使单片机正在复位后能 络续平常运转。 XTAL1:接表部晶振和微调电容的一端,正在片内它是振荡器倒相放大器的输入, 若行使表部晶体振荡器时,该引脚务必接地。 XTAL2: 接表部晶振和微调电容的另一端, 正在片内它是振荡器倒相放大器的输出, 若行使表部晶体振荡器时,该引脚汲取时钟振荡器的信号,即把此信号直接接到内部 时钟产生器的输入端。 3.I/O 口引脚: (1)P0 口(P0.0~P0.7) :双向 8 位三态 I/O 口,此口为 8 位地方总线) 位准双向 I/O 口; :8 (3)P2 口(P2.0~P2.7) 位准双向 I/O 口,与地方总线 拜候表部圭表存储器时,它作存储器的高 8 位地方线 位准双向 I/O 口,双效用复用口。 : 4.振荡器个性: XTAL1 和 XTAL2 分袂为反向放大器的输入和输出。该反向放大器能够修设为片 内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用表部时钟源驱动器件,XTAL2 应 不接。因为输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,于是对表部时钟信号的脉 宽无任何恳求,但务必担保脉冲的坎坷电平恳求的宽度。 5.芯片擦除: 全部 EPROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过无误的负责信号组合,并仍旧 ALE 管脚处于低电平 10ms 来已毕。正在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且正在任何 非空存储字节被反复编程以前,该操作务必被实施。 17 自愿晾衣架负责体系安排 另表,AT89C51 设有稳态逻辑,能够正在低到零频率的要求下静态逻辑,接济两 种软件可选的掉电形式。正在闲置形式下,CPU 阻滞职业。但 RAM,准时器,计数器, 串口和中止体系仍正在职业。正在掉电形式下,保管 RAM 的实质而且冻结振荡器,禁止 所用其他芯片效用,直到下一个硬件复位为止。 3.3 其它厉重器件先容 3.3.1 NE555 先容 NE555是正在1971年由 Signetics Corporation 揭晓, 正在当时是独一额表迅速且贸易化 的 Timer IC,正在往后的40年来额表广大被行使,且延迟出很多的行使电道,纵然近年 来 CMOS 工夫版本的 Timer IC 如 MOTOROLA 的 MC1455已被多量的行使,但原规 格的 NE555依旧平常的正在墟市上供应,纵然新版 IC 正在效用上有部份的革新,但其基 本效用并没改观,因而到目前都可直接的代用。 NE555是属于555系列的计时 IC 的此中的一种型号,555系列 IC 的接脚效用及运 用都是相容的,只是型号差别的因其价钱差别其稳固度、省电、可出现的振荡频率也 不大类似;而555是一个用处很广且相当广大的计时 IC,只需少数的电阻和电容,便 可出现数位电道所需的种种差别频率之脉波讯号。 NE555的特性有: (1)只需简便的电阻器、电容器,即可已毕特定的振荡延时感化。其延时鸿沟 极广,可由几微秒至几幼时之久。 (2)它的操作电源鸿沟极大,可与 TTL,CMOS 等逻辑闸配合,也便是它的输 出准位及输入触发准位,均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 (3)其输出端的供应电流大,可直接激动多种自愿负责的负载。 (4)它的计时正确度高、温度稳固度佳,且价钱低贱。 NE555引脚效用如下: 18 自愿晾衣架负责体系安排 4 8 RESET 7 DISCHG VCC O U 6 THOLD T 2 TRIG G N 图3-8 NE555的引脚图 引脚 1 (接地):地线(或配合接地),日常被相连到电道配合接地。 引脚 2 (触发点):这个脚位是触发 NE555使其启动它的工夫周期。触发信号上缘 电压须大于2/3 VCC,下缘须低于1/3 VCC 。 引脚 3 (输出):当工夫周期开端555的输出脚位,移至比电源电压少1.7伏的高电 位。周期的中断输出回到 O 伏驾驭的低电位。于高电位时的最大输出电流约莫200 mA 。 引脚 4 (重置):一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置准时器和使输出回到一个 低电位。它日常被接到正电源或漠视不消。 引脚 5 (负责):这个接脚答允由表部电压转换触发和闸限电压。当计时器正在稳固 或振荡的运作格式下,这输入能用来转换或调剂输出频率。 引脚 6 (重置锁定):重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC 电 压以下移至2/3 VCC 以上时启动这个行为。 引脚 7 (放电):这个接脚和厉重的输出接脚有类似的电流输出才气,当输出为 ON 时它为 LOW,对地为低阻抗,当输出为 OFF 时它为 HIGH,对地为高阻抗。 引脚 8 (VCC):这是555个计时器 IC 的正电源电压端。供应电压的鸿沟是+4.5伏 特(最幼值)至+18伏特(最大值)。 NE555参数效用个性: ?供应电压4.5-18V ?供应电流3-6mA 19 1 D CVOLT 5 3 NE555 自愿晾衣架负责体系安排 ?输出电流225mA(max) ?上升/消重工夫100ns NE555的感化鸿沟很广, 但大凡多行使于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器。 3.3.2 集成运放 LM358 先容 集成电道运算放大器是一种高电压增益、 高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦 合放大电道,它的类型许多,电道也不相似,但机闭拥有配合之处,图3-9展现集成 运放的内部电道构成道理框图。图中输入级大凡是由 BJT、JFET 或 MOSFET 构成的 差分放大电道,使用它的对称机能够提升全部电道的共模贬抑比和其它方面职能,它 的两个输入端组成全部电道的反相输入端和同相输入端。 电压放大级的厉重感化是提 高电压增益,它可由一级或多级放大电道构成。输出级大凡由电压陪同器或互补电压 陪同器构成,以下降输出电阻,提升带负载才气。偏置电道是为各级供给适应的职业 电流。另表另有少许辅帮闭节,如电平转移电道、过载维护电道以及高频积累闭节。 + Vid -- 差分 输入 级 电压发大级 输出级 Vo 偏置电道 图3-9 集成运算放大器内部构成道理图 本安排采用的运放型号为 LM358 集成运放先容,现中心先容一下。如图 3-10 所 示,LM358 内部征求有两个独立的、高增益、内部频率积累的双运算放大器,适合 于电源电压鸿沟很宽的单电源行使, 也合用于双电源职业形式, 正在推举的职业要求下, 电源电流与电源电压无闭。它的行使鸿沟征求传感放大器、直流增益模块和其他全部 可用单电源供电的行使运算放大器的地方。LM358 的封装步地有塑封 8 引线双列直 插式和贴片式。 20 自愿晾衣架负责体系安排 图3-10 LM358引脚排序图 个性: ·内部频率积累 ·直流电压增益高(约100dB) ·单元增益频带宽(约1MHz) ·电源电压鸿沟宽:单电源(3—30V);双电源(± 1.5 一± 15V) ·低功耗电流,适合于电池供电 ·低输入偏流 ·低输入失调电压和失调电流 ·共模输入电压鸿沟宽,征求接地 ·差模输入电压鸿沟宽,等于电源电压鸿沟 ·输出电压摆幅大(0 至 Vcc-1.5V) 3.3.3 继电器的先容 继电器是一种电子负责器件, 它拥有负责体系 (又称输入回道) 和被负责体系 (又 称输出回道) ,日常行使于自愿负责电道中,它实践上是用较幼的电流去负责较大电 流的一种“自愿开闭” 。故正在电道中起着自愿调整、安宁维护、转换电道等感化。 当输入量(如电、磁、声、光、热等)到达原则值时,使被负责的输出电道导通或 断开的电器。继电器可分为电心胸(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电心胸 (如温度、压力、速率等)继电器两大类。继电用具有行为速、职业稳固、行使寿命长、 21 自愿晾衣架负责体系安排 体积幼等所长,通常行使于电力维护、自愿化、运动、遥控、丈量和通讯等装配中。 咱们常用的是电磁继电器,本安排也是采用的电磁继电器,因而正在这里将中心介 绍电磁继电器。 1.电磁继电器的职业道理和个性 图 3-11 电磁继电器道理图 电磁式继电器大凡由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等构成的。只消正在线圈两头加 上肯定的电压,线圈中就会流过肯定的电流,从而出现电磁效应,衔铁就会正在电磁力 吸引的感化下驯服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而策动衔铁的动触点与静触点(常开 触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消亡,衔铁就会正在弹簧的反感化力返 回原本的处所,使动触点与原本的静触点(常闭触点)吸合。云云吸合、开释,从而 到达了正在电道中的导通、堵截的方针。关于继电器的“常开、常闭”触点,能够云云 来划分:继电器线圈未通电时处于断开形态的静触点,称为“常开触点” ;处于接通 形态的静触点称为“常闭触点” 。 2.继电器厉重产物工夫参数 额定职业电压:是指继电器平常职业时线圈所须要的电压。依据继电器的型 号差别,能够是换取电压,也能够是直流电压。 直流电阻:是指继电器中线圈的直流电阻,能够通过全能表丈量。 吸合电流:是指继电器也许出现吸合行为的最幼电流。正在平常行使时,给定 的电流务必略大于吸合电流,云云继电器能力稳固地职业。而关于线圈所加的工 作电压,大凡不要赶上额定职业电压的 1.5 倍,不然会出现较大的电流而把线圈 毁灭。 开释电流:是指继电器出现开释行为的最大电流。当继电器吸合形态的电流 减幼到肯定水准时,继电器就会复兴到未通电的开释形态。这时的电流远远幼于 吸合电流。 22 自愿晾衣架负责体系安排 触点切换电压和电流:是指继电器应允加载的电压和电流。它断定了继电器 能负责电压和电流的巨细, 行使时不行赶上此值, 不然很容易损坏继电器的触点。 3.继电器的选用 (1)先懂得需要的要求: ①负责电道的电源电压,能供给的最大电流; ②被负责电道中的电压和电流; ③被控电道须要几组、什么步地的触点。选用继电器时,大凡负责电道的电源电 压可举动选用的根据。负责电道应能给继电器供给足够的职业电流,不然继电器吸合 是不稳固的。 (2)查阅相闭材料确定行使要求后,可查找联系材料,寻得须要的继电器的型 号和规格号。若手头已有继电器,可根据材料查对是否能够使用。结尾商酌尺寸是否 适应。 (3)属意用具的容积。假使用于大凡用电器,除商酌机箱容积表,幼型继电器 厉重商酌电道板安置构造。关于幼型电器,如玩具、遥控装配则应选用超幼型继电器 产物。 3.3.4 光耦先容 光耦合器亦称光电隔断器或光电耦合器,简称光耦。 光电耦合器是以光为引子来传 输电信号的器件,如图 3-12 所示: 图 3-12 光电耦合器 它大凡由三片面构成:光的发射、光的汲取及信号放大,日常把发光器(红表线 发光二极管 LED)与受光器(光敏半导体管)封装正在统一管壳内。当输入端加电信 号时发光器发出光泽,受光器接收光泽之后就出现光电流从输出端流出,从而达成了 “电—光—电” 转换。从而起到输入和输出隔断的感化。以光为引子把输入端信号耦 23 自愿晾衣架负责体系安排 合到输出端的光电耦合器,因为它拥有体积幼、寿命长、无触点、抗作对才气强、输 出和输入之间绝缘、单向传输信号等所长,正在数字电道上得到通常的行使。 因为光耦合器输入输出间相互隔断,电信号传输拥有单向性等特性,因此拥有良 好的电绝缘才气和抗作对才气。又因为光耦合器的输入端属于电流型职业的低阻元 件,因此拥有很强的共模贬抑才气。因而,它正在长线传输新闻中举动终端隔断元件可 以大大提升信噪比。正在策画机数字通讯及及时负责中举动信号隔断的接口器件,能够 大大推广策画机职业的牢靠性。 光耦合器的厉重特性有:信号单向传输,输入端与输出端一律达成了电气隔断隔 离;输出信号对输入端无影响,抗作对才气强;它通常用于电平转换、信号隔断、级 间隔断、开闭电道、远隔绝信号传输、脉冲放大、固态继电器 (SSR)、仪器仪表、通 信设置及微机接口中。因为光电耦合器的输入阻抗与大凡作对源的阻抗比拟较幼,因 此分压正在光电耦合器的输入端的干电压较幼,它所能供给的电流并不大,不易使半导体 二极管发光;因为光电耦合器的表壳是密封的,它不受表部光的影响;光电耦合器的隔 离电阻很大(约 1012Ω) 、隔断电容很幼(约几个 pF) ,因而能不准电道性耦合出现 的电磁作对。线性光电耦合器由发光二极管和光敏三极管构成,当发光二极管接通而 发光,光敏三级管导通,光电耦合器是电流驱动型,须要足够大的电流能力使发光二极 管导通,要是输入信号太幼,发光二极管不会导通,其输出信号将失真。 正在开闭电源,特别 是数字开闭电源中,使用线性光耦合器可组成光耦反应电道,通过调整负责端电流来改 变占空比,到达稹密稳压方针。 光耦合器的工夫参数厉重有:发光二极管正向压降 VF、正向电流 IF、电撒播输 比 CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压 V(BR)CEO、 集电极-发射极饱和压降 VCE(sat)。另表,正在传输数字信号时还需商酌上升工夫,消重 工夫,延迟工夫和存储工夫等参数。此中电撒播输比是光耦合器的要紧参数,日常用 直流电撒播输比来展现。当输出电压仍旧恒准时,它等于直流输出电流 IC 与直流输出 电流 IF 百分比. 行使光电耦合器的属意事项有: (1)正在光电耦合器的输入片面和输出片面务必分袂采用独立的电源,若两头共 用一个电源,则光电耦合器的隔断感化将失落意思。 (2)当用光电耦合器来隔断输入输出通道时,务必对全部的信号(征求数位量 信号、负责 量信号、形态信号)完全隔断,使得被隔断的双方没有任何电气上的连 24 自愿晾衣架负责体系安排 接,不然这种隔断是没蓄志义的。 3.3.5 串行下载口先容 RS232 接口是 1970 年由美国电子工业协会(EIA)纠合贝尔体系、调造解调器厂 家及策画机终端出产厂家配合协议的用于串行通信的模范。它的全名是“数据终端设 备(DTE)和数据通信设置(DCE)之间串行二进造数据互换接口工夫模范”。 该标 准原则采用一个 25 个脚的 DB25 相连器, 对相连器的每个引脚的信号实质加以原则, 还对种种信号的电平加以原则。跟着设置的一直校正,崭露了替代 DB25 的 DB9 接 口,现正在都把 RS232 接口叫做 DB9。其引脚图如下: 图 3-13 RS232 引脚图 RS232(DB9)的引脚效用如下: 1 :DCD 数据载波检测 2 :TXD 发送数据 3 :RXD 汲取数据 4 :DTR 数据终端打定好 5 :GND 信号地 6 :DSR 数据通讯设置打定好 7 :RTS 苦求发送 8 :CTS 铲除发送 9 :RI 振铃提示 RS232 采用负逻辑电平: 逻辑 1 :-15~-3V; 逻辑 0 :+3~+15V; 25 自愿晾衣架负责体系安排 因为 TTL 电平安 RS232 电平互不兼容,因而两者相对接时,务必实行电平转换。 RS232 与 TTL 电平转换最常用的芯片是 MAX232,它是一种把电脑的串行口 RS232 信 号电平(-10V ,+10V)转换为单片机所用到的 TTL 信号点平(0 V,+5V)的芯片, 其引脚图如下: 图 3-14 MAX232 引脚图 MAX232 芯片是特意为电脑的 RS232 模范串口安排的接口电道,行使+5V 单电源 供电。 内部机闭基础可分三个片面: 第一片面是电荷泵电道。由 1、2、3、4、5、6 脚和 4 只电容组成。效用是出现 +12v 和-12v 两个电源,供给给 RS-232 串口电平的须要。 第二片面是数据转换通道。由 7、8、9、10、11、12、13、14 脚组成两个数据通 道。此中 13 脚(R1IN) 、12 脚(R1OUT) 、11 脚(T1IN) 、14 脚(T1OUT)为第一 数据通道。8 脚(R2IN) 脚(R2OUT) 、9 、10 脚(T2IN) 脚(T2OUT)为第二数 、7 据通道。TTL/CMOS 数据从 T1IN、T2IN 输入转换成 RS-232 数据从 T1OUT、T2OUT 送到电脑 DB9 插头; DB9 插头的 RS-232 数据从 R1IN、 R2IN 输入转换成 TTL/CMOS 数据后从 R1OUT、R2OUT 输出。 第三片面是供电。15 脚 GND、16 脚 VCC(+5V) 。 3.4 各片面电道安排 体系的硬件片面征求电源电道片面、时钟电道片面、复位电道片面、按键电道部 分、 超重检测电道片面、 形态指示电道片面、 声光报警电道片面、 过流维护电道片面、 负责电机正反转电道片面和串口电道片面,下面逐一先容 3.4.1 电源电道 本安排所用到的单片机、NE555 模块和运算放大器是用直流+5V 的电源供电, 26 自愿晾衣架负责体系安排 继电器、光电耦合器和直流电机是用直流+24V 的电源供电,因而电源片面要能出现 +5V 和+24V 的电压。 本安排使用 LM138 和 LM7805 芯片取得+24V 和+5V 的电压, 因为它们分袂为光 电耦合器两头供电,它们正在电气上不行有任何相连,于是咱们务必对它们实行孑立设 计。但它们的行使都要属意以下几点: (1)输入输出压差不行太大,太大则转换服从急速下降,况且容易击穿损坏; (2)输出电流要知足负载的恳求,当大电流的输出,散热片的尺寸要足够大,不然 会导致热击穿; (3)输入输出压差也不行太幼,巨细服从很差。 出现+24V 的电压给继电器、光电耦合器和直流电机供电电道图如下: Bridge1 P600Ax4 LM138 AC220V 3 2 VCC2 Vin C 6 A D J Vout C 7 R32 C 8 +24v C 220~33 4 7 0 u F 0.1uF 2 7 5 Ω 2 2 0 u F 1 5 R33 K G N D 0.1uF 图 3-15 +24V 电道片面 因为直流电机的额定功率为 120W,额定电流为 5A,咱们正在选用变压器时选用 220V~33V,输出电流能到达 6A 的变压器。整流二极管选用的型号为 P600A,它的 最高反向峰值电压(v)为 50V,均匀整流电流(A)为 6A。正在选用三端稳压器时咱们遴选 的三端稳压芯片是 LM138,它是一个输出电压可调的稳压芯片,输出电流能够到达 5A,云云能够知足负载的恳求。它的输出电压公式为:Vo=Vref*(1+R33/R32) +Iadj*R33,其 Vref 为固定值 1.25V,Iadj 为 50uA,因为 Iadj 额表幼,咱们正在策画输出 电压时常把其漠视。为供给+24V 的电压,咱们取 R32=275Ω,R33=5kΩ。电容 C6、 27 2 9 自愿晾衣架负责体系安排 C7、C8、C9 都为输入端或输出端的滤波电容,电容值大的电容能够有用滤除低频噪 声,幼的电容能够有用滤除高频噪声,它们组合行使能有用的滤除换取噪声使输出电 流更稳定。 出现+5V 的电压给单片机、NE555 模块和运算放大器供电电道图如下: Bridge2 IN4001x4 LM7805 AC220V VCC1 Vin G N C10 D Vout C12 220~9 4 7 0 u F 0.1uF C11 2 2 0 u F G N D 0.1uF 图 3-16 +5V 电道片面 正在安排+5V 的直流电源时,咱们采用的变压器型号为 YE1313,它为 220V~9V 变 压器,输出电流能够到达 300mA,也许知足后续负载的恳求。整流二极管选用的型 号为 IN4001,它的最高反向峰值电压(v)为 50V,均匀整流电流(A)为 1.0A。三端稳压 器芯片的型号为 LM7805,同样电容 C10、C11、C12、C13 都为输入端或输出端的滤 波电容,它们组合行使能有用的滤除换取噪声。 3.4.2 时钟电道 时钟电道用于出现 AT89C51 单片机职业时所务必的时钟负责信号,单片机各个 效用部件的运转都是以时钟负责信号为基准,层序分明地一拍一拍地职业。于是时钟 电道是策画机的心脏,时钟频坦爽接影响单片机的速率,时钟电道的质地也直接影响 单片机体系的稳固性,本次安排采用的是内部时钟格式。 AT89C51 内部有一个用于组成振荡器的高增益反相放大器, 该高增益反相放大器 的输入端的为芯片引脚 XTAL1,输出端为引脚 XTAL2。这两个引脚跨接适宜晶体振 荡器(简称晶振)和微调电容,就组成一个稳固的自激振荡器。电道中的电容 C1 和 C2 楷模值日常为 30pF 驾驭,对表接电容的值固然没有庄敬的恳求,但电容的巨细会 28 1 C13 +5v 自愿晾衣架负责体系安排 影响振荡器频率的坎坷, 振荡器的稳固性和起振的迅速性。 本安排采用 30pF 的电容。 晶振的振荡频率日常正在 1.2MHz--12MHz 之间。晶振的频率越高,则体系的时钟频率 也越高, 单片机的运转速率也越速。 但反过来运转速率速对存储器的速率恳求也就高, 对印造电道图的工艺恳求也高,本安排采用 6MHz 的晶振。 G XTAL1 XTAL2 N 2 6MHz C XTAL 2 1 C 3 0 p F 3 0 p 1 G N D 图 3-17 时钟片面电道 3.4.3 复位电道 AT89C51 的复位电道是由表部的复位电道来达成的, 当复位引脚 RST 加上大于 2 个机械周期(即 24 个时钟振荡周期)的高电平就能够使单片机复位。除了进入体系 的平常初始化除表,当因为圭表犯错或者操作舛讹使体系处于死锁形态,为离开死锁 形态,也能够按复位键使 RST 引脚为高电平使 AT89C51 从头启动,因而本安排采用 拥有上电复位和手动复位双效用的电道。复位电道如图所示: 29 1 F D 自愿晾衣架负责体系安排 S 1 VCC1 C 2 2 3 u R 1 F 2 0 0 Ω R 1 0 2 G N D 图 3-18 复位电道 因为电容两头电压不行突变,当上电时电容正负极的电压都是+5V,即 RST 引 脚的电平为高,单片机就会复位,转瞬之后电容就会通过 R2 电阻放电,电容负极的 电压随即下降,结尾降为零。因为单片机复位引脚所需高电平的工夫很短就能够已毕 复位, 因而电源通电时只消 VCC1 的上升工夫不赶上 1ms, 就能够达成自愿上电复位。 而当因为圭表犯错或者操作舛讹使体系处于死锁形态,为离开死锁形态,也能够按复 位键 S1 使 RST 引脚为高电平使 AT89C51 从头启动,当按一下 S1 时,电压 VCC1 直 接加正在 RST 引脚上的工夫足以大于 2 个机械周期,单片机就会复位使 AT89C51 从头 启动。 3.4.4 按键电道 本安排只须要两个按键,一个负责电机的正转一个负责电机的反转。因为用到的 按键较少,因而能够用独立式键盘接口,独立式键盘接口便是各键彼此独立,每个按 键各接一根输入线,通过检测输入线的电平形态能够很容易的鉴定哪个按键被按下。 而独立式键盘又分为中止格式独立式键盘职业电道和盘查格式的独立式键盘工 作电道,本安排采用盘查格式的独立式键盘职业电道,按键直接与 AT89C51 的 I/O 口线相连,通过读 I/O 线的坎坷电平形态,即可识别按下的键。电道图如下: 30 1 K REST 自愿晾衣架负责体系安排 R 3 VCC1 R 1 K 1 S 2 K 4 S G N D 1 图 3-19 按键片面电道图 用单片机的 P1 口来负责信号的输入当没有按键按下时, P1.1 与 P1.2 口都是高电 平,单片机就会通过软件编程使 P2.1 和 P2.0 都输出高电平,此时电机不职业。当正 转负责按键 S2 按下时,相当于给 P1.1 口一个低电平,单片机就会通过软件编程使 P2.1 输出高电平安 P2.0 输出低电平,电机就会正向动弹,晾衣架回被提起,当松开 按键 S2 时,电机不职业。当反转负责按键 S3 按下时,相当于给 P1.2 口一个低电平, 单片机就会通过软件编程使 P2.1 输出低电平安 P2.0 输出高电平, 电机就会反向动弹, 晾衣架回被放下,当松开按键 S3 时,电机不职业。这就到达了通过按键来到达使晾 衣架自愿起落的方针。 3.4.5 超重检测电道 该模块为称重传感器,它是一种电阻应变式传感器。将其固定正在阳台顶上,将滑 轮固定正在称重传感器上,当称重传感器上所承袭的重力改观时,也便是晾衣架上衣服 的重量产生改观时,重传感器内部将会出现相应的电阻改观,从而导致最终输出电压 产生改观。 称重传感器的内部机闭如图 3-20 所示。它由一个电阻应变片,三个固定阻值电 阻和一个运算放大器 LM358 构成。应变片 R5 能将应变改观转换成电阻改观,其电 阻相对改观△ R/R 与轴向应变△ L/L 成正比, 当搭载衣服重量推广时它的电阻会变大。 因为正在这里咱们只须要检测是否超重而不须要检测全体的重量值,用运算放大器 LM358 构成开环放大电道也许输出一个开闭量。 3 31 P1.2 P1.1 自愿晾衣架负责体系安排 R R 5 1 K 7 VCC1 R 5 3 LM358 1 K 9 4 R 6 R 1 K 1 K 8 G N D 1 图 3-20 称重传感器内部结 由图可知 LM358 的反相输入端的电压恒定为 VCC1/2,这里 VCC1 为 5V,因而 反相输入端为 2.5V,当晾衣架所搭载的衣服重量没有赶上原则值时 R5 的电阻幼于 R6, LM358 的同相输入端的电压大于 2.5V,LM358 的输出为高电平;当晾衣架所搭 载的衣服重量赶上原则值时 R5 的电阻值会变大, 将大于 R6, LM358 的同相输入端的 电压幼于 2.5V,LM358 的输出为高电平。单片性能够依据 LM358 输出的电平形态来 鉴定是否超重。 3.4.6 形态指示电道 本安排须要 3 个形态指示灯,一个是电源指示灯,当体系上电复位从此就使其点 亮来解释体系一经供电;另一个是晾衣架上升指示灯,当晾衣架上升时它就会亮来指 示上升形态; 第三个是晾衣架消重指示灯, 当晾衣架消重时它就会亮来指示消重形态。 用 P0 口负责发光二极管的显示,当上电复位从此,P0 各端口均为高电平,要是 负责电机正反转的按钮被按下,则就移用软件把相应端口置为低电平,相应的发光二 极管就会亮,用它来展现电源和直流电机所处的形态。如图 3-21 所示: 32 1 2 1 2 P1.0 P0.3 1 R13 K 1 R15 1 R14 0 0 K K P0.1 P0.2 P0.0 9 T 0 1 1 2 1 C 2 6 7 0 4 u F TRIG THOLD DISCHG RESET 3.4.7 声光报警电道 4 VCC1 G 1 G NE555 N N D D CVOLT 1 8 VCC 1 R10 O U K T 5 3 LED1 电 1 自愿晾衣架负责体系安排 图 3-21 形态指示片面电道 声光报警电道如图所示,它厉重由两片面构成:起首是由 NE555 集成电道组成 的多谐振荡器颠簸信号出现电道;其次由运算放大器,发光二极管和扬器组成的声光 报警电道。 33 1 R17 0 K VCC1 R18 1N4001 1 R19 K D 1 VCC1 Speaker R16 0.01uF 0 1 R11 K C 源 K 5 5 4 上 LED2 1 R12 1 2 3 升 K 1 VCC1 LM358 2 LED3 下 降 1 K LED4 G N D 9 T 1 0 2 1 3 自愿晾衣架负责体系安排 图 3-22 超重过流声光报警电道 为了合理使用 I/O 引脚的低电平才气强的特性, 正在表接耗电较大的器件 (如 LED 数码显示器、 继电器等) 的时间, 应当优先选用低电平输出来驱动表部器件。 行使 I/O 口输出高电平驱动负载,便是一个舛讹的遴选。由前述可知,当晾衣架上的衣服重量 没有赶上电机也许拉起的重量时或者流过电机电流没有赶上电机额定电流时, 能够通 过软件编程使单片机的 P0.3 口输出为高电平,三极管 T1 为 PNP 型的,它的集极为 高, 三极管不会导通, NE555 集成电道的 THR 和 TRIG 端的电压均为。

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