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1、 本科生毕业论文（设计） 题 目：基于单片机的自动晾衣架设计 姓 名：系 别：机电工程系专 业：电气工程及其自动化年 级：2012级学 号：指导教师： 职称：高级工程师/助工 2015年 12月20日原创性声明 兹呈交的学位论文（设计），是本人在导师指导下独立完成的研究成果。除文中已经明确标明引用或参考的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。 声明人（签名）： 日期： 年 月 日基于单片机的自动晾衣架设计基于单片机的自动晾衣架设计摘要 晾衣架是现在日常生活中必不可少的一种工具，早期较为简单的是由一根木杆悬挂或固定
2、在屋顶，现在很多居民多用铁杆焊接在屋顶下或购买手动晾衣架作为日常晾衣设备。这种基本构造决定了在晾衣服时必须是人工把衣物挂好固定，这样不但费时费工而且不能充分利用阳光并有衣物掉地弄脏的危险。现在市场上大多为手动晾衣架，且只能满足单一的升降货收缩功能，不能同时解决更好利用阳光和晾衣费时费力的问题。伸缩式结构具有占地较大、难固定等缺点，故本次设计采用丝杆结构。关键词 晾衣架 丝杆 自动Design of automatic clothes hanger based on single chip microcomputerAbstract Clothes hanger is now in daily
3、life indispensable a tool, the early simple is by a pole hung or fixed on the roof, now many residents multi iron welding under the roof or buy manual clothes hanger as daily laundry equipment. The basic structure of decided in clothes must be manually cut clothes hanging fixed, which is not only ti
4、me-consuming and labor and can not make full use of sunlight and clothes off the danger of dirty. Now on the market are mostly manual drying racks, and can only meet a single lift goods contraction function, can not solve the problem of better use of sunlight and clothes drying time. The telescopic
5、structure has the disadvantages of large occupation area and difficult to fix, so the design adopts the structure of the screw rod.Keywords Clothes hanger,Wire,rod,automatic目录第1章 绪论51.1晾衣架的历史概况和现状51.2 设计背景与意义5第2章 总体方案设计62.1系统电路设计62.1.1系统设计要求62.1.2系统功能模块62.2 设计方案比较与选择62.2.1 处理器的选择方案62.2.2 驱动电机的设计方案与选
6、择72.3 系统各模块最终方案7第3章 基本元器件简介及各部分电路设计83.1 单片机最小系统电路设计83.1.1 AT89C51单片机介绍83.1.2 复位、晶振电路设计93.2电机驱动电路即H桥电路原理分析与应用103.3光敏强度测量电路设计与原理分析123.4温湿度检测电路原理与分析123.5红外遥控控制电路原理与分析143.5.1红外遥控发射电路原理与分析153.5.2红外遥控接收电路153.5.3红外遥控器数码按键值设计16第4章 控制系统软件设计174.1 温湿度采集及显示184.2电机控制194.3红外遥控控制194.3.1软件功能概述194.3.2程序设计19第5章 机械系统的
7、设计215.1丝杠的介绍215.2丝杠的基本运算215.2.1匀速运行中非精确计算215.2.2加速速运行中非精确计算225.3丝杆设计中应注意的问题225.3.1受力合理225.3.2防止逆转22第6章 系统调试236.1 硬件电路调试236.2 软件程序调试236.3整机调试24结论25致谢语26附录28附录1 主电路图28附录2 自动晾衣架程序29附录3 晾衣架机械结构爆炸图36引言晾衣架，是我国较早出现的一种家具，周朝开始实行礼制，贵族阶层对衣冠十分重视，为了适应这种需要，较早就出现了专门用来悬挂衣物的架子。各个朝代的衣架形式各有不同，名称也有所不同。现如今，它已经成为人们日常生活中不
8、可或缺的生活必备品。目前，晾衣架基本分为手动、自动两种。手动较为普遍，且有价格便宜，操作修理简单的优点，但随着人们日常生活的节奏加快，技术的日臻完善，与手动晾衣架相比，自动晾衣架不可比拟的升降省力省时优势、智能化优势显得愈加明显。现在智能化电气设备已经越来越多的在我们日常生活中得到广泛应用，使得我们的生活变得更加的个性化、自动化，这不仅节约了我们宝贵的时间也使得各种资源得到了充分的应用。与其他智能家居电子设备相比，传统的晾衣架已远远不能满足日益提升的生活质量的需要。因此，开发出一个可以在随天气和时间变化自动晾衣架已成为上班族和双职工家庭的迫切需要。第1章 绪论1.1晾衣架的历史概况和现状在我国
9、，晾衣架是比较早出现的。周朝开始实行礼制。对于衣冠，贵族阶层很是重视。而且很早就出现一种架子，就是为了用来悬挂衣服。各个朝代的衣架不同。不光名称不同，形式也有不同。春秋时期，横架的木杆。挂衣曰“桁”，又叫“木施”。在宋代，衣架使用更加普遍。而且宋代时已经有了形象的资料。河南禹县宋墓壁画梳妆图中的衣架。它由两根立柱支撑一根横杆。横杆两头长出立柱。两头微上翘，并呈花朵状。下部是两横木墩来稳定立柱。在上杆下部的两柱之间。另加一根横杆，以起加固作用。到了明代时期，传统模式仍是衣架的整体模式。明代时制作、装饰、用材很精致。衣架下端支撑的是两墩子木作。里外两面浮雕回纹。前后是镂雕卷草花抵夹。上下两部分用立
10、柱还有木插来连接座墩。下面的横格木具有一定的宽度。故可以摆放鞋履等物。这个在明代时期达到了相当的艺术水平。明清衣架造型典雅。装饰精美，雕刻细致。明清的官员，戴着乌纱红缨帽。身上穿着马蹄袖长袍。它的前后都缀有补子。故清代衣架高大。立柱上设有横杆。雕有文饰回纹，二端出挑。墩上有立柱。前后两个镂雕卷草花抵夹。上下两部分用木插与立柱和座墩连接。两墩安装连接一般是小块木料。清朝实行“易服”政策。推行穿满人服装。满人体魄剽悍而高大。所穿的服装体积大、份量重。一般用绣凤的绫罗绸缎做有地位人、有钱的衣服。所以，清代衣架的巨大、端庄、繁华。这个也是和其他时代不同的地方。清代又称“朝服架”。这个是用来挂置男用官服
11、。所以，衣架的主梁一般像二龙仰首。而且二龙形态傲然，横卧前方。这就象征着官运亨通。其他强调价值观念的有如“寿”、“禄”、“福”和装饰花纹。现在晾衣架已成为每个家庭的必备工具，但大多仍为手动，较为单调且费力费时，自动晾衣架已经逐渐进入市场，并逐步成为主流产品。1.2 设计背景与意义到了今天，在日常生活中晾衣架已成必不可少的工具。它本身也从一个工具逐步变为阳台上的一个装饰品，而智能化产品在家庭中的广泛应用，自动多功能晾衣架已有逐步代替原有手动晾衣架的趋势。自动晾衣架的应用，使得人们可以更加轻松的完成家务，为上班族节约了更多的时间，使人们生活更加个性化、自动化。第2章 总体方案设计2.1系统电路设计
12、2.1.1系统设计要求1.湿度度控制范围：小于20%（电机正转，晾衣架伸出）；大于40%（电机反转，晾衣架收回）。2.光敏控制：光线变弱（电机反转，晾衣架收回）。3.遥控器控制晾衣架伸出。4.具有光电隔离、漏电保护等安全保护措施。5.预留有多路扩展功能。2.1.2系统功能模块硬件电路从功能模块上来划分有：主机电路，电源电路，温度采集电路，键盘、显示电路，控制执行电路。硬件功能结构框如图2-1所示。图2-1 硬件功能框图2.2 设计方案比较与选择2.2.1 处理器的选择方案1.方案一：采用单片机AT89C81作为系统处理器。AT89C51带有FLASH存储器（FPEROMFlash Progra
13、mmable and Erasable Read Only Memory）。一种带4K字节的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。它具有算术运算能力强、软件编程可操作性强且兼有体积小、功耗低、技术成熟度高和性价比高等优点，可用软件编程来实现各种算法和逻辑控制，因此广泛应用于各个领域。2.方案二：采用现场可编程门列阵（FPGA）作为系统处理器。它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。具有稳定性高、控制板体积小、扩展性能好等优点，但其成本较高，且本设计不用复杂的功能，使FPGA的快速处理优势不能充分发挥。综上分析：选定方案一为本设计方案。2.2.2 驱动电机的设计方案与
14、选择1. 方案一：采用直流电机作为驱动电机直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它具有调速方便、平滑、调整范围大，过载能力强，能承受多次冲击负载，可以快速启动、制动、反转，能够满足基本的自动化运行且设计电路简单、实物价格低廉。2. 方案二：采用步进电机作为驱动电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即步进电机具有快速启停能力的优点，但步进电机在控制不当时易产生共振
15、且成本较高。综上分析：选定方案一为本设计方案。2.3 系统各模块最终方案经过认真分析和多组方案对比论证，选定系统模块最终方案如下：电源：采用三端稳压器组成稳压电源；处理器：采用单片机AT89C51作为系统处理器；驱动电机：采用直流电机作为驱动电机；显示：采用液晶显示屏。第3章 基本元器件简介及各部分电路设计3.1 单片机最小系统电路设计3.1.1 AT89C51单片机介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEIL公司高密度、非易失性存储技术生产，
