2015届分 类 号：TP368 单位代码：10452毕业论文〔设计〕智能自动擦鞋机的设计 姓 名 玉青 学 号 ************* 年 级 ****级 专 业 ****************** 系 〔院〕******** 指导教师 ********* 2015年 04月10日 . z-摘 要本论文撰写的是智能自动擦鞋机的设计本次设计的系统的主控芯片使用的是51系列的AT89C51单片机，该系统还包括变压器、稳压集成电路7805、对射式红外光电开关、L293D芯片等这些硬件组成了系统的单片机最小系统模块、电源模块、红外感应模块、电机驱动模块其中的单片机最小系统模块是最重要的，单片机最小系统模块的用途是控制系统的正常运行，是全部系统的核心该系统的工作方式是通过红外感应模块检测信号，运用AT89C51单片机的运用和处理能力最终实现了擦鞋机传动的目的。
关键字：智能自动；擦鞋机；单片机；红外光电开关AbstractWriting of this paper is the design of intelligent automatic shoe machine. The design of the system of the main control chip is using 51 series of AT89C51 single chip microputer, the system also includes transformer, voltage regulator IC 7805, correlation type infrared electric switch, L293D chip, etc. The hardware position of the system of single chip microputer minimum system module, power module, infrared sensor module, motor driver module. The single chip microputer minimum system module is one of the most important, single chip microputer minimum system module USES is the normal operation of the control system, is the core of the whole system. By the infrared sensing module and the system works by detecting signal, using the application of AT89C51 and processing power to achieve transmission with the shoe polisher.Key words: Intelligent automatic;Shoe machine;Single chip microputer;Infrared electric switch目 录1绪论11.1 擦鞋机的概述11.2 本设计的主要工作12智能设自动擦鞋机的设计选定方案22.1 设计方案比拟23智能自动擦鞋机的硬件局部设计23.1 硬件局部概述23.2单片机最小系统模块设计33.2.1 单片机的概述及应用33.2.2 单片机最小系统的设计33.3 电源模块设计43.4 红外感应模块设计63.4.1 红外概述及应用6红外感应模块的设计6红外感应模块的工作原理63.5 电机驱动模块设计74智能自动擦鞋机的程序编辑84.1程序设计85智能自动擦鞋机的实物焊接和调试95.1实物焊接95.2单片机最小系统模块调试105.3电源模块调试105.4 红外感应模块调试115.5电机驱动模块调试115.6软硬件联合调试125.7最终组装结果12完毕语13参考文献14附录15附录1：系统总电路图15附录2：源程序15辞21. z-1绪论1.1 擦鞋机的概述随着生活水平的提高，一双光洁的皮鞋不再是奢侈品而是人们着装的日用品，衣着光鲜亮丽也就成为了人们的一种生活习惯。
但是皮鞋穿在脚上，走在路上，不能防止的会沾到灰尘、污水等皮鞋变脏后继续穿不仅不舒服而且会影响到别人对穿鞋人的印象在出席重要场所甚至是到他人家做客时，穿着不净都是一种不礼貌的行为因此人们为了使皮鞋时刻保持整洁光亮，就经常对皮鞋进展擦拭擦鞋过程是一个十分繁琐的过程，大体的过程有清洁、上光、抛光、补色等一系列步骤操作下来，会消耗大量时间有时人们根本没有时间去进展繁琐的擦鞋，或者不乐意去做这些琐碎的事情故而，社会上出现了一批做擦鞋生意的人，从擦鞋摊到擦鞋店规模不等擦鞋生意人的出现在一定程度上方便了人们的生活但是也存在着局限性，并不是任何地方都有做擦鞋生意的人，人们有时没有时间为了擦一双鞋特地到擦鞋摊或擦鞋店去而且这只是将擦鞋的繁琐过程从群众转移到了一局部人身上而已，并没有在根本上解决擦鞋的问题为了帮助人们从繁琐的擦鞋过程中解脱出来,人们就创造了擦鞋机擦鞋机的出现，使人们不再需要进展传统的擦鞋过程，远离了原来手握鞋刷两手油的窘境而且擦鞋机一般体积小，占用空间小适用场所十分广，像是家庭、样板房、工厂、写字楼等地方都可以使用这样就不会再产生自己不想擦鞋为擦鞋到处跑的情况了随着科学技术的不断进步，擦鞋机同样在不断更新换代。
比拟原始的擦鞋机一般采用电动机直接带动带有毛刷的转轴的形式，构造上具有电源、逆变器、电动机、转轴等市面上就有一款构造极为类似的擦鞋机产品这种传统的擦鞋机构造简单、体积小巧而且使用方式十分简单能够代替人们进展重复的擦鞋动作可是这种擦鞋机仍然需要使用用户自己亲自上手操作为了方便用户的使用，立式按键擦鞋机被生产出来这种擦鞋机为站立姿态，用户在使用时需要将鞋探入开口中然后通过使用擦鞋机上的各个按键控制擦鞋机对鞋子进展擦拭虽然这种擦鞋机大大减少了用户的操作，但是用户需要弯腰使用按键仍然有一定的麻烦则有没有一种不需要用户操作，只要将脚放上去就能自动进展擦鞋的智能自动擦鞋机呢？1.2 本设计的主要工作本文开场给大家简单的介绍了擦鞋机的出现与开展，之后罗列设计方案，通过比拟，匹配设计要求，综合考虑多方面因素，选出一个最适宜的设计方案然后依据擦鞋机的组成局部，在硬件电路设计中将每一局部的工作原理及电路设计分别作了详细的介绍与讲解接着进展软件编写环节最后将设计做成实物并进展调试，通过反复的调试，使实物得到最初的设计要求，最终完成设计2智能设自动擦鞋机的设计选定方案2.1 设计方案比拟考虑本次课题的设计要求和其他因素，智能自动擦鞋机的设计有下面两种设计方案：〔1〕使用数字逻辑电路组成控制系统设计智能自动擦鞋机擦鞋机的控制系统由各种类型的数字逻辑电路配合使用组成，对感应到的红外信号进展处理。
但是这个方案设计的电路十分复杂，而且灵活性也不高，不能做到高效率的工作，对于智能擦鞋机的扩展十分不利，处理起各路信号来也是十分困难〔2〕使用单片机组成控制系统设计智能自动擦鞋机将AT89C51单片机做成擦鞋机机的控制模块红外感应局部采用市面上常见的对射式红外光电开关组成红外感应模块，对射式红外光电开关将感应到的红外信号转变成数字信号传递给单片机系统处理这个系统的设计方案比拟灵活，使用软件来解决系统硬件复杂的问题，将硬件电路变得简洁清晰，最终实现各种功能也会更加容易综合比照上面讲到的两种设计方案的优缺点，方案2更加符合我们的设计而且方案2具有良好的可扩展性，因此最终采用方案2来设计本次课题3智能自动擦鞋机的硬件局部设计3.1 硬件局部概述本次课题设计的智能自动擦鞋机首先利用对射式红外光电开关来进展开启的然后使用程序编辑软件编辑软件程序拷入单片机，做成单片机最小系统模块最后由其控制电路对电机驱动模块进展控制，驱使左右电机开场运动，左右电机的传动轴上都装有毛刷，毛刷随着电机转动而转动对鞋子进展擦拭当鞋子擦拭干净后，取出鞋子红外感应模块红外感应到鞋子离开，等过2秒后左右电机即刻自动停顿转动硬件局部的框图如图3-1所示：图3-1 硬件局部的框图3.2单片机最小系统模块设计3.2.1 单片机的概述及应用单片机最初是在1971年诞生的，它的主要构造有运算器、控制器以及主要存放器。
最原始的单片机是SCM系统的单片机，只有四位或者八位后来又演变出了MCU系统这个系统的单片机至今仍然被应用于很多方面为了进一步满足工业生产的要求，十六位单片机也被开发出来但由于性能和价格方面的不匹配没有得到推广然而八位单片机在性能方面确实飞快提升，而且价格廉价，受到市场的广泛亲睐〔1〕单片机性能特点单片机的性能特征有：大量的上万级别的晶体管电路被安装与仅有平方毫米级别的芯片上；构造紧凑，可靠性高；功耗小，本钱低〔2〕单片机的开展趋势单片机开展趋势：单片机将在部构造、功耗以及工艺等三个方面取得长足开展3.2.2 单片机最小系统的设计一、 使用单片机实现系统控制，单片机采用89系列的AT89C51单片机，AT89C51单片机具有4000字节Flash和32个I/O口线，同精简版的AT89C2051单片机作比拟，可以看到AT89C51单片机增加了P0对外端口和P2对外端口，更加高效综合考虑，AT89C51单片机可以满足本科的设计要求，最终实现我们的设计 单片机最小系统模块如图3-2所示：其中VCC的电压围为+5V图3-2 单片机最小系统模块图二、最小系统上设有上电自动复位电路、时钟电路。
〔1〕上电自动复位电路如图3-2所示这个最小系统使用的是高电平自动复位，就是在的复位端接一个10uF的电容到VCC和一个8.2K的电阻至接地，就可以做到高电平自动复位参照图3-2，可以看出它的工作方式是在通电的极短时间，在复位端制造一定时间的高电平，如果高电平出现的时间到达足够时间，就能让MCS-51成功地复位假设复位电路不能奏效，通电后单片机由随机状态转态，系统将难以正常工作为了保障复位效果，复位端应该保持20毫秒以上时间高电平〔2〕时钟电路时钟电路是单片机的节拍器，时钟电路操控着单片机的运转节奏在单片机设计安装有振荡器这个振荡器由反相放大器，晶振，电容组成工作方式是，振荡器产生正弦波，正弦波被分频处理后分到设计好的地方这样系统就可以按设计好的节拍运行了3.3 电源模块设计该设计对于电源的要求较高，因此电源模块采用低压线性稳压电路低压线性稳压电路主要由四局部构成依次是：变压器降压、二极管或桥堆整流、电容或电感滤波、三端稳压块〔或稳压电路〕稳压其原理如图3-3所示：图3-3 线性电源原理图〔1〕变压器变压器的主要由初级绕组、次级绕组和铁芯〔磁芯〕构成在使用时注意在给变压器的初级绕组通以交流电时，绕组周围会产生磁场，尽管有铁心给绝大局部磁力线构成磁路，但仍有一些磁力线散。