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設計參考

設計參考/Design Reference

EM78447A單片機對智能晾衣架硬件電路的設計

-----2019-05-06

 設計思路

利用EM78447A單片機作為智能晾衣架的核心控制芯片。該芯片是臺灣義隆公司推出的8位單片機。其主要特點是:它的內部包括算術邏輯單元(ALU)、容量為4K*13的只讀存儲器(ROM)、20個輸入/輸出(I/O)、148個通用數據寄存器可直接尋址使用、9個特殊功能寄存器、具有五級堆棧,具有編程簡單、外圍電路簡單、可靠性高,而價格便宜等優點。

利用雨滴傳感器和光照傳感器來識別晴雨天氣。單片機EM78447A接收來自傳感器的信號后發出晾衣服架收縮或伸張功能的指令,使晾衣服架自動收縮或伸張,有效地避免在下雨時,衣服無人收起而被雨淋濕了,或在陽光強烈時,衣服沒有被陽光充分地晾曬。同時,增加兩個手動按鈕,手動按鈕的信號同樣送至單片機EM78447A進行處理,用于晾衣服架收縮或伸張的手動控制。

硬件電路設計

EM78447A單片機對智能晾衣架硬件電路的設計

(1)雨滴傳感器電路的設計雨滴傳感器電路的如圖1 所示。集成運放采用LM358。集成運放A1構成電壓比較器電路。當沒有雨滴落在由敷銅板做成的傳感器上面時,集成運放A1輸出高電平(raindrop signal=1)。當雨滴落在由敷銅板做成的傳感器上面時,集成運放A1輸出低電平(raindropsignal=0)。

(2)光照傳感器電路的設計

光照傳感器電路如圖2所示。集成運放A2構成電壓比較器電路。調節 電位器RP1,使在陰天的情況下,集成運放A2輸出高電平(beam signal=1),當太陽光照到光敏元件3DU11時,集成運放A2輸出低電平(beamsignal=0)。(3)單片機EM78447A硬件電路的設計

單片機EM78447A硬件電路如圖3、所示。單片機EM78447A為低頻工作方式,晶振頻率選用23768Hz。C1選用25pF,C2選用15pF。R6~R11均10KΩ,R12、R13均為1KΩ,D1、D2選用1N4001,兩只三極管選用9014,J1、J2選用直流12V繼電器(容量為2A),D3、D4分別為紅色、綠色發光二極管

(4)傳動原理及電機驅動電路的設計

該智能晾衣架的主體機構采用市售菱形手動伸縮晾衣架進行改裝而成,其傳動原理是:兩臺電動機各自通過皮帶帶動兩根60cm長的絲桿轉動,絲桿上的螺母與菱形架的頂點固定,當絲桿正轉時,螺母就向前運動,從而推動晾衣架伸張。電機驅動

電路如圖4所示。M1、M2選用12V的直流電動機,當繼電器J1的線圈通電時,J1常開觸點閉合,電動機正轉,智能晾衣架伸張。由于晾衣架兩邊的菱形伸張和收縮支架的摩擦力不可能相同以及電動機的參數不可能完全相同等原因,兩臺電動機不會同時停止,所以用四只限位開關分別控制兩臺電動機。當支架的一邊已經運動到位,對應電動機就先停止,此時。單片機會繼續發出晾衣架收縮或伸張的指令,直到支架的另一邊運動到位,其對應電動機停止后,單片機會才停止發出晾衣架收縮或伸張的指令。軟件設計(1)工作原理當按下SB1時,單片機的P70口發出指令(P70口為高電平)。繼電器J1線圈通電,智能晾衣架伸張,P72口發出指令(P72口為高電平),發光二極管D3亮;SQ1、SQ3為智能晾衣架伸張的限位開關,當SQ1、SQ3均閉合時,單片機的P70口停止發出指令(P70口為高阻抗),繼電器J1線圈斷電,智能晾衣架停止伸張,P72口停止發出指令(P72口為高阻抗),發光二極管D3滅;

當按下SB2時,單片機的P71口發出指令(P71口為高電平),繼電器J2線圈通電,智能晾衣架收縮,P73口發出指令(P73口為高電平),發光二極管D4亮;SQ2、SQ4為智能晾衣架收縮的限位開關,當SQ2、SQ4均閉合時,單片機的P71口停止發出指令(P71口為高阻抗),繼電器J2線圈斷電,智能晾衣架停止收縮,P73口停止發出指令(P73口為高阻抗)。發光二極管D4滅:

當雨滴傳感器輸出低電平(raindrop signal=0),單片機的P71口發出指令(P71口為高電平),繼電器J2線圈通電,智能晾衣架收縮,P73口發出指令(P73口為高電平),發光二極管D4亮,直到SQ2、SQ4均閉合,智能晾衣架停止收縮;

當光照傳感器輸出為低電平(beam signal=0)達到1分鐘后(避開雨天閃電對光照傳感器引起的干擾),單片機的P70口發出指令(P70口為高電平),繼電器J1線圈通電,智能晾衣架伸張,P72口發出指令(P72口為高電平),發光二極管D3亮。直到SQ1、SQ3均閉合,智能晾衣架停止伸張;(2)軟件設計智能晾衣架的程序流程圖如圖5所示:

結束語

該作品經試驗,其效果達到設計的預期目的。本作品在設計具有相當的科學性和創新性,主要體現在如下幾個方面:

(1)結合機電一體化進行設計,特別是機械部分的傳動設計具有一定的科學性。

(2)結合傳感技術,利用光敏傳感器、濕度傳感器識別晴雨天氣,靈敏性和穩定性高。

(3)利用單片機進行控制,具有一定的先進性和較高的可靠性。

(4)電子電路、機械傳動協調,實現智能化,應用價值高。

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