《专业课程设计项目说明指导书自动擦鞋机的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专业课程设计项目说明指导书自动擦鞋机的设计.doc（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、XX大学XX学院课程设计任务书姓名学号班级机电13-专业机械电子工程设计题目设计内容：【把题目标具体任务要求书写在此】1、依据设计要求，确定系统总体方案；2、结构设计：（1）依据确定总体方案，计算各部件结构参数及电气参数；（2）画出系统结构图或硬件电路图、接线图。3、程序设计：（1）依据系统功效要求，设计系统软件步骤，画出总体步骤图；（2）画出各功效模块步骤图，编写各功效模块程序。 4、撰写课程设计论文（字数不少于3500字。）任务分配：总体方案、控制电路、软件编程：XXX 机械结构：XXX编写说明书：XXX设计时间：12月12日至12月23日关键参考文件、资料：目录第1章 绪论11.1 设计
2、背景11.2 设计关键任务1第2章 总体方案设计22.1 设计原理22.2 方案设计2 2.2.1 结构方案设计2 2.2.2 控制系统方案设计2第3章 结构设计43.1 XXXXX43.2 XXXXX4 3.2.1 XXXXX4 3.2.2 XXXXX4第4章 控制系统设计64.1 控制原理设计64.2 硬件部分设计64.3 软件部分设计6第5章 软硬件调试75.1 硬件调试7 5.1.1 电源电路调试7 5.1.2 红外发射和接收电路调试7 5.1.3 控制电路调试8 5.1.4 电机驱动电路调试95.2 软硬件联调105.3 指标调试及结果11课程设计心得12参考文件13附录115附录2
3、16附录317千万不要删除行尾分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。第1章 绪论1.1 设计背景伴随信息技术普及和发展，尤其是跨入后，红外技术得到了迅猛发展。红外探测/控制技术已渗透到国民经济各行各业和大家日常生活方方面面，在工业自动化、生产过程控制、信息采集和处理、通信、红外制导、激光武器、电子对抗、红外育种、红外加热、材料加工和处理、安全防范、家用电器控制及日常生活（如自动擦鞋机、节水节能控制、红外医疗和美容、智能玩具、空调等）各个方面全部得到了广泛应用。单片微型计算机又称嵌入式微控制器，是20世纪70年代中期发展起来一个大规模集成电路器件。它在一块芯片内
4、集成了计算机多种功效部件，组成一个单片式微型计算机。20世纪80年代以来，国际上单片机发展很快，世界上著名半导体厂商全部有它单片机系列产品，单片机应用不停深入到国民经济各个领域，四处能够看到电脑型电子产品。单片机应用技术是一项新型软硬件工程技术，其内涵伴随单片机发展而发展。在现实生活中，擦鞋是每家每户生活中必不可少一部分，但擦鞋又是一件比较烦琐事情。每当出门时看见鞋子上有很多灰尘，比较脏，假如只是稍微擦一下又擦不洁净，跟没擦差不多，但假如仔仔细细擦一下话又很费时间，而且还轻易弄脏自己手和衣物。怎样让擦鞋变得既省时又省力呢？基于单片机自动擦鞋机就能为我们处理这个问题。本擦鞋机是采取红外线发射、接
5、收、集成电路控制新一代电器产品，设计合理、操作简便。伸脚既开，抽脚延时15秒关闭，全自动工作。您要做就是把脚伸进擦鞋机，其它事情全部由它来完成。适合企机关办公室、家庭等小型服务场所。1.2 设计关键任务本设计应用单片机设计一个自动擦鞋机。基于单片机自动擦鞋机硬件组成包含变压器、稳压集成模块7805、红外发射和接收管、AT89C2051芯片、L293D芯片等组成电源电路、红外发射和接收电路、单片机系统控制电路、电机驱动电路和显示电路。单片机系统控制电路用来控制整个系统正常运行，是整个系统关键。该系统关键经过红外发射和接收电路检测信号，利用单片机运算和处理能力来实现擦鞋机转动，并经过显示电路显示其
6、工作状态。第2章 总体方案设计2.1 设计原理该自动擦鞋机设计是由单片机系统控制电路、电源电路、红外发射和接收电路、电机驱动电路、显示电路和外壳组成。本设计结构实物图图2-1所表示。图2-1 实物图2.2 方案设计2.2.1 结构方案设计基于单片机自动擦鞋机关键由输入、控制系统和输出三部分组成。输入部分关键包含电源电路和红外发射和接收电路；控制系统部分关键有单片机和外围电路（上电自动复位电路、时钟电路、显示电路）组成，该部分是整个系统电路关键；输出部分由驱动电路组成。基于单片机自动擦鞋机关键经过红外发射和接收电路检测信号，利用单片机运算和处理能力来实现擦鞋机转动，并经过显示电路显示其工作状态。
7、该系统电路通常框图图2-2所表示。图2-2 通常框图2.2.2 控制系统方案设计方案一：采取各类数字电路来组成擦鞋机控制系统，对外围红外信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于擦鞋机智能化扩展，对各路信号处理比较困难。方案二：采取AT89C2051单片机来作为整机控制单元。红外线探头采取市面上通用发射管和接收管组成简易遮挡式红外发射和接收电路，将感应到红外信号经过三极管工作状态转化为数字信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采取软件方法来处理复杂硬件电路部分，使系统硬件简练化，各类功效易于实现，能很好地满足题目标要求。比较以上两种方案优缺点，方案二简练、灵活、可扩展性好，能达
8、成题目标设计要求，所以采取方案二来实现。第3章 结构设计3.1 XXXXX低压线性稳压电路基础上由四部分组成。3.2 XXXXX3.2.1 XXXXX电源电路原理图图3-1所表示。图3-1 电源电路原理图通常变压器含有一个初级绕组、一个或多个次级绕组，线圈绕在铁心上。给初级绕组加上交流电，因为电磁感应原理，在次级绕组上则有电压输出。为了得到平滑负载电压，通常取d如式(3-1)所表示 (3-1)式中 T为电源交流电压周期。在整流电路内阻不太大（几欧）和放电时间满足上式关系时，电容滤波电路负载电压VL和V2关系如式(3-1)所表示，约为VL =（1.11.2）V2 (3-2)总而言之，电容滤波电路
9、简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它缺点是输出特征较差，故适适用于负载电压较高，负载变动不大场所。3.2.2 XXXXX红外技术是现代物理和电子学一部分，它包含电磁波红外波段内辐射、传输和波形统计及其在科学、技术、国民经济和军事中实际应用。红外技术是现代无线电电子学和物理学中关键方向之一，它对于促进国民经济各部门采取优异技术和加强基础科学和应用科学研究全部有极其关键作用。今天，红外技术正被广泛地用于处理国民经济中多种不一样问题。第4章 控制系统设计4.1 控制原理设计整个软件控制模块部分包含红外信号接收模块和信号输出模块两个部分。红外信号接收模块是将输入信号进行判定，经过主程序控制实现其
10、功效。输出模块是将主程序输入信号进行处理从而实现其功效。软件框图图4-1所表示。 图4-1 软件框图4.2 硬件部分设计 主程序功效分析主程序是将输入信号进行识别和处理运算，然后输出对应码值给驱动芯片，使驱动芯片带动电机运转，从而实现其功效。4.3 软件部分设计依据本课题设计要求指标，在擦鞋结束后要延时15秒后自动停止转动。而该延时子程序就是为了实现这个功效而设计。2、15秒延时子程序步骤图第5章 软硬件调试5.1 硬件调试5.1.1 电源电路调试 1.接好电源电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，依据电源电路原理图仔细检验电源电路线路正确性，并查对元器件型号、规格和安装是否符合要求。经过检
11、验确定无误。电源电路原理图图5-1所表示。图5-1 电源电路原理图2.经过上述检验确定无误后，接通电源用万用表仔细测量各点电位是否正常。经过测量各点电位以下： U01 = 12.4V U02 = 4.8V3.经过以上两步检验，经过所测电位可知，该电源电路是正常工作。5.1.2 红外发射和接收电路调试 1.接好红外发射和接收电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，依据红外发射和接收电路原理图仔细检验红外发射和接收电路线路正确性，尤其是电源走线，预防电源之间短路和极性错误，并查对元器件型号、规格和安装是否符合要求。经过检验确定无误。红外发射和接收电路原理图图5-2所表示。 图5-2 红外发射和接收
12、电路原理图 2.上述检验确定无误后，接通电源后测量红外发射和接收电路各点电位，经过测量各点电位以下表5-1所表示：表5-1 红外发射和接收电路测试数据VAVB无遮挡时0.24V3.8V遮挡时0.67V0.02V 3.由各点电位可知，在红外光发射和接收间红外线光路没被遮挡时，调整RP1，使红外发光二极管工作电流限制在90mA之内，并确保其正常工作。因为A点电压小于0.35V，B点电压呈高电平，三极管处于截止状态，红外发射和接收电路正常工作；在红外光发射和接收间红外线光路没被遮挡时，因为A点电压升高，B点电压小于0.4V，三极管处于饱和导通状态，红外发射和接收电路停止工作。同时，拉伸红外发光二极管
13、和红外接收管，确定发射和接收最大距离。5.1.3 控制电路调试 1.接好单片机系统控制电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，依据单片机系统控制电路原理图仔细检验单片机系统控制电路线路正确性，尤其是电源走线，预防电源之间短路和极性错误，并查对元器件型号、规格和安装是否符合要求。经过检验确定无误。单片机系统控制电路原理图图5-3所表示。 图5-3 单片机系统控制电路原理图 2.过上述检验确定无误后，接通电源后测量单片机系统控制电路各点电位，经过测量单片机AT89C2051各脚电位以下表5-2所表示：表5-2 单片机系统控制电路测试数据 3.由单片机AT89C2051各脚电位可知，当P3.0口电位
14、为高电平时，单片机系统控制电路不能正常工作；当P3.0口电位为低电平时，单片机系统控制电路正常工作。调试时在依据上表，用程序输入对应码值，能够实现对应动作，调试经过。5.1.4 电机驱动电路调试 1.接好电机驱动电路后，在通电之前，首先用万用表等工具，依据电机驱动电路原理图仔细检验电机驱动电路线路正确性，尤其是电源走线，预防电源之间短路和极性错误，并查对元器件型号、规格和安装是否符合要求。经过检验确定无误。电机驱动电路原理图图5-4所表示。 图5-4 电机驱动电路原理图 2.经过上述检验确定无误后，接通电源后测量电机驱动电路各点电位，经过测量驱动芯片L293D各脚电位以下表5-3所表示：表5-3 单片机系统控制电路测试数据电机两端电流IM = 103mA。 3.由驱动芯片L293D各脚电位可知，当红外没被遮挡时，驱动芯片L293D各脚电位为低电平，电机驱动电路不能正常工作；当红外被遮挡，驱动芯片L293D各脚电位如上表所表示时，电机驱动电路正常工作。调试时在依据上表，用程序输入对应电平，能够实现对应动作，调试经过。5.2 软硬件联调软件调试和所选择软件结构和程序设计技术相关。采取模块程序设计技术调试，则逐一模块（主程序、延时子程序）进行调试好以
