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1、 信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:智能晾衣架控制电路设计专 业:班 级: 班 学 号:23姓 名:指导教师:二00九年十二月十日 / 信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生某学号3班级应电07-2专业应用电子技术设计（或论文）题目智能晾衣架控制电路设计指导教师职称工作单位及所从事专业联系方式备注讲师无高级工程师无设计（论文）容：注意：选题要结合实际。设计（论文）容要详细写明具体步骤；学生在该设计中具体完成的工作（结果）1电源电路设计；2雨滴感知电路及光敏传感器电路的设计；3自动收衣晾衣电路设计。进度安排：要有较为详细的时间安排（时间具体到周）；第3-5周：资料收集；
2、第6-7周：论文初稿；第8-11周：电路设计、仿真或实物；第12-14周：论文定稿；第15-16周：论文答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 王一群电子技术及制作：科技2中洲电路技术基础：电子工业3任为民电子技术基础课程设计指导中央广播电视大学，19864贾更新主编电子技术基础实验、设计与仿真大学，20065康华光主编电子技术基础模拟部分：高等教育，20066朱定华主编电子技术基础课程设计科技大学，2009审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。目 录摘要1第1章绪论21.1 晾衣架概述21.2 设计目的与意义
3、31.3 设计要求及容3第2章系统方案42.1 电源设计方案42.2 收衣晾衣方案52.3 方案的确定5第3章单元电路设计73.1 电源电路的设计73.2 收衣晾衣传感器及信号处理电路的设计83.3 单稳态触发电路的设计83.3.1 555定时器93.3.2 单稳态延时电路原理图103.3.3 单稳态延时电路工作过程113.4 正反转驱动控制电路的设计11第4章电路的仿真134.1 雨天收衣电路的仿真134.2 晴天晾衣电路的仿真14总结15参考文献16附录1 雨天智能晾衣架电路原理图17附录2 晴天智能晾衣架电路原理图18摘 要本设计介绍了一种能够识别晴雨天气，自动实现收晾衣服功能的智能晾衣
4、架。该智能晾衣架能有效的避免在下雨时衣服无人收起而被雨淋湿；或在强烈时，衣架能自动伸出接受的充分照射。电路部分通过传感器获得感应信号，控制触点开关的闭合或断开，进而控制电机的正反转，起到自动收晾衣服的作用。该智能晾衣架设计简单，在电路设计上很有创新意义，制作成本较低，实用价值较高，且使用方便，性能可靠。关键词 晾衣架；智能；自动收回；自动伸出第1章 绪论1.1 晾衣架概述“晾衣架”一般指“升降晾衣架”，分手动、电动两种。手动（手摇）较为普及。电动之所以未能普及推广，这是由于整个行业技术上的不成熟以及售后服务的局限毕竟是镶在天花板上，不像小家电一样容易搬移去维修保养。因而目前，还是手动（手摇）为
5、市场的主导。“晾衣架”是中国一大特色产品，该行业形成至今也就近十年时间，从开创至今技术不断改进和变革，其基本组成为：手摇器（负责升降、自锁），钢丝，转向器，顶座，晾杆，衣架。手摇器是晾衣架的核心部件，相当于汽车的发动机，由最初“恋衣”的塑料手摇器，到“好太太”的“全金属”手摇器，材料、结构、款式的不断推出新，但质量依旧没有大的突破，晾衣架维修率依然集中在手摇器这个关键部件。手摇器质量依旧是行业最关注的焦点。直至2007年“居博士”首家推出一款质量保用五年的手摇器，给行业一颗定心丸。该款手摇器具备行业前所未有的六大特点，因质量稳定，其结构开始被行业众多厂家纷纷效仿，成为典！晾衣架不仅仅是一个装饰
6、品，更是一个功能性的产品。目前晾衣架的“功能”已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个“行业”。如果说“恋衣”是这个行业的开创者将行业开端，“好太太”是成功的包装营销商将行业推开，那么“居博士”则独竖一帜：回归产品本身走质量、特色路线：不断改良、创新，引领行业重新重视质量。实用的产品，质量才是永恒的。只有质量被大众接收，行业才可持续健康发展。换言之，只要功能、质量普遍被认可，晾衣架将会成为居民生活一个必需品。随着社会的发展，科学的进步，以上所述的传统的升降晾衣架已经不能满足人们的需求。假如住户是双职工，或者住户有事在外，那么如果下雨或者夜晚，传统升降晾衣架就做不到使晾晒在室外的衣物避雨、避露水的
7、功能。每当下雨的时候，恰好不在家，衣服却晾在阳台上，这时候，假如有一台智能型的晾衣架，它能够自动识别晴天和雨天，太阳出来时为我们自动晾衣服，下雨时自动为我们收衣服，一切都智能为我们服务，那我们是不是省去了很多工夫呢？1.2 设计目的与意义1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法及设计步骤，培养综合设计能力。2进一步了解智能晾衣架的组成框图和各个单元电路的工作原理及相互联系。3掌握单稳态触发器的工作原理和各元器件的功能。4锻炼自己对所学理论知识和技能的综合运用能力。5本文设计的智能晾衣架解决了衣物晾在户外，遇下雨不能及时收进和天气转晴不能自动晾出的后顾之忧，具有很高的
8、实用价值。1.3 设计要求及容1设计要求（1）电路要能够识别晴雨天气，自动完成收晾衣的目的。（2）设计电路结构，画出电路的总体框图，选择电路中所需元件，画出实用整机原理电路图。2设计容主要设计一个智能晾衣架的部电路，其设计容主要包括一下几个部分：（1）方案论证及系统框图；（2）单元电路设计；（3）电路仿真。第2章 系统方案2.1 电源设计方案1电源方案一：桥式全波整流变 压 器滤 波集成稳压Uo220V+5V图2-1 电源方案一框图该方案的设计方框图如上所示，将220V/50Hz变成整流滤波所需大小的交流电，然后再将交流电变成单项脉动直流电，再减小单项脉动直流电的脉动成分，最后得到平滑滤波的直
9、流电的纹波成分，使输出为+5V平稳的直流电。但由于交流电网输入电压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此在本直流电源中增加稳压电路以确保设备的正常工作。2电源方案二：半 波 整 流变 压 器滤 波分立稳压Uo220V+5V图2-2 电源方案二框图该方案的设计方框图如上所示，该设计与方案一的设计只有第二步不同，其余步骤都相同。方案一中整流部分选用的是桥式全波整流，而该方案则选用半波整流。综上所述，两种方案比较，全波整流的输出是交流输入电压的0.9倍，效率高，直流电压平稳，能充分利用变压器的功率。半波整流虽然所需原器件较少，电路简单，但输出是交流输入的0.45倍，效率低，使变压器的功率不能充
10、分利用，故电源部分的设计采用方案一。2.2 收衣晾衣方案1收衣晾衣方案一：传感器及信号处理电路单片机硬件电路驱动控制电路图2-3 收衣晾衣方案一框图由雨滴传感器控制电路、光敏传感器控制电路经集成运放产生的数字信号，经单片机的输入口输入给单片机。单片机经分析处理后所得到结果，从单片机输出引脚输出相应的信号，从而控制电动机正反转。2收衣晾衣方案二：传感器及信号处理电路555单稳态触发电路驱动控制电路图2-4 收衣晾衣方案二框图由雨滴传感器控制电路、光敏传感器控制电路经集成运放产生的信号，经555单稳态触发器分析处理后，控制触点开关的闭合或断开，进而控制电机正转，自动实现收衣晾衣动作。综上所述，两种
11、方案比较，在功能方面两者都能实现电机正反转，从而实现收衣晾衣功能。方案一主要通过单片机硬件电路来实现，该方案的稳定性高，但是引脚繁多，过于复杂化。方案二通过555单稳态触发器来实现，元器件少，稳定性高，容易实现，故收衣晾衣部分的设计采用方案二。2.3 方案的确定通过分析论证，为了使该设计电路简单明了，功能可以得到更好的实现，电源部分的设计选则方案一，其效率高，直流电压平稳，能充分利用变压器的功率。而收衣晾衣部分的设计则选择方案二，其元器件少，且稳定性高，容易实现。该设计的整体设计框图如图2-5所示。传感器及信号处理电路555单稳态触发电路驱动控制电路电源图2-5 整体框图当雨天或晴天时，湿度传
12、感器或光敏传感器获得信号，并将信号传送给运放，运放输出低电平，经过555单稳态触发器，输出高电平，高电平信号被送到驱动控制电路，从而控制电机正反转，使晾衣架自动伸缩，实现自动收衣晾衣功能。第3章 单元电路设计3.1 电源电路的设计5VD2D4D1D3C1C3C4C23LS780512DNGVinVoutFU+该直流稳压源电路实现的是+5V的电压输出，原理图如下所示：图3-1 直流稳压源电路图交流电经过降压，整流，滤波可以得到比较平滑的直流电，但由于交流电网输入电压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此在本直流电源中增加稳压电路以确保设备的正常工作。在连接电路中，需要在变压器的副边接入保险
13、丝FU，以防电路短路损坏变压器或其它器件，其额定电流要略大于Iomax，选FU的熔断电流为1A。整个电源电路结构形式为220V电压经过9V的变压器输入桥式整流电路中，使得我们的交流电变成了不稳定的直流电，后经几个极性电容滤波使不稳定的直流电变成比较稳定的直流电，在接入到三端稳压器LM7805输入端，稳压器部含有过流、过热保护电路。并且LM7805输出固定的+5V直流电压供后面的负载使用。其各部分波形图如图3-2所示；变压整流滤波稳压图3-2波形图3.2 收衣晾衣传感器及信号处理电路的设计R1R1R3U1+_M雨天智能晾衣架电路中，传感器集成运放电路是由湿度传感器以及一个集成运算放大器构成，其中
14、M代表湿度传感器，当下雨时，M遇水就导通，使运放U1输出低电平。电路图由图3-3所示。图3-3 湿度传感器集成运放电路图晴天智能晾衣架电路中，传感器集成运放电路是由光敏传感器以及一个集成运算放大器构成，其中R4为光敏传感器（光敏电阻），电位器RP2用于调节光敏电阻的灵敏度，当充足时，光敏电阻阻值下降，使运放U3输出低电平。电路图如图3-4所示。RP2R5R4R6U2+_图3-4 光敏传感器集成运放电路图3.3 单稳态触发电路的设计单稳态触发电路由一个555芯片构成单稳态触发器来控制，单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号。按电路结构的不同，单稳态触发器可分为微分型和积分型两种，微分型单稳态触发器适用于窄脉冲触发，积分型适用于宽脉冲触发。无论是哪种电路结构，其单稳态的产生都源于电容的充放电原理。用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维持时间为Tw =1.1RC （3-1）仅与电路本身的参数R、C有
