基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計含SW三維及10張CAD圖,基于,plc,物料,拾取,裝置,設(shè)計,sw,三維,10,cad 基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 摘 要 機械工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機械工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟的發(fā)展，人類的進步離不開機械工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實。在新的市場需求的推動下，對物料進行改良和優(yōu)化是當務(wù)之急。有大型物料拾取裝置生產(chǎn)企業(yè)對該裝置的安全指標的有著一定生產(chǎn)的嚴格要求。在生產(chǎn)設(shè)備的企業(yè)，充分考慮到在設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi)物料拾取裝置的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致?；赑LC的物料拾取裝置的發(fā)展與人類社會的進步和科學技術(shù)的水平密切相關(guān),所以本次的設(shè)計對于物料裝置的研究和發(fā)展來說具有現(xiàn)實意義。 關(guān)鍵詞 基于PLC物料拾取裝置 裝置 物料 意義 Design of PLC based on the material pick-up device Abstract This paper is based on the machinery design and machinery principle and the 3d drawing software and related knowledge and theory, by collecting relevant data of sewing machine and reading the related literature books and referring to the sewing machine in the tailor shop, first of all, design the main parts institutional model of the sewing machine, secondly use the Solidworks 3D drawing software to conduct the part modeling which was designed well, and then conduct assembly design which the parts was built, get the corresponding assembly model, finally conduct PLC movement simulation to the corresponding assembly model. Keywords sewingmachine 3D software part modeling PLC  目 錄 1概述 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 物料拾取裝置的發(fā)展趨勢 1 1.3 SolidWorks軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用 2 2基于PLC物料拾取裝置的概述 2 2.1 基于PLC物料拾取裝置的組成部件 3 3機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 3 3.1電機及減速器的選用 3 3.1.1 確定運行時間 4 3.1.2 電機轉(zhuǎn)速 7 3.1.3 負載轉(zhuǎn)矩 9 3.1.4 負載慣量 10 3.1.5 電機轉(zhuǎn)矩 11 3.2梯形絲桿螺母副設(shè)計 12 3.2.1 材料選用原則 12 3.2.2 絲桿螺母強度的校核計算 13 3.2.3 滾珠絲桿螺母的設(shè)計計算 16 3.2.4 滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 19 3.2.5 滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 20 3.2.6導向光桿和直線軸承的設(shè)計 20 3.2.7聯(lián)軸器的選擇 20 3.2.8軸承強度的校核 21 4 三維軟件設(shè)計總結(jié) 22 5 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 23 5.1 PLC的定義 25 5.2 PLC的選擇 28 5.3 基于PLC物料自動拾取裝置PLC控制流程圖的實現(xiàn) 29 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻 32 南京理工大學學生畢業(yè)論文 第 26 頁 共 28 頁 XXX：基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 1 概述 1.1 課題研究的目的和意義 由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟目標和任務(wù)。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機械工程機械和機械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學已經(jīng)開始加強，并部分代替人腦科學，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。 大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運算精度的進化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進，計算機科學和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機械工程。在第十九世紀，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀成為一門獨立的學科。在第二十世紀，隨著機械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機械工程專業(yè)，有分支機構(gòu)。在第二十世紀中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達到的峰值。由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠遠從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。 1.2 物料拾取裝置的發(fā)展趨勢 物料拾取裝置的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配。從而大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展物料拾取裝置逐漸成為一門新興的學科，并得到了較快的發(fā)展。物料拾取裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，物料拾取裝置由于其顯著的優(yōu)點而受到特別重視。機床上料物料拾取裝置是典型的機電一體化設(shè)備，它可自動地為機床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動強度，提高工作效率?？傊?，物料拾取裝置是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段，國內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。 1.3 SolidWorks軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用 SolidWorks軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用二維CAD著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力，而三維設(shè)計是著眼于更好表達產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，使得一個工程項目的設(shè)計和生產(chǎn)準備各環(huán)節(jié)可以并行展開。而且三維設(shè)計可方便地設(shè)計出所見即所得的三維實體模型，并對其進行裝配、過去模擬及干涉檢查，即在投入真實的生產(chǎn)之前就可以對其產(chǎn)品進行物性分析及裝配測試等活動。從而更好的滿足設(shè)計目的的要求，并大大縮短了產(chǎn)品的生命周期。SolidWorks 軟件是一個基于特征的參數(shù)化實體建模設(shè)計工具，是當今世界完全基于NT/Windows平臺的三維機械設(shè)計CAD軟件系統(tǒng)主流產(chǎn)品。SolidWorks 軟件與其它基于特征的參數(shù)化三維機械設(shè)計軟件，如Pro/Engineer、UG相比，具有Windows 的圖形界面和易于掌握的優(yōu)點。同時，利用裝配建模技術(shù)可以將零件模擬裝配起來，并可以對裝配結(jié)果進行后續(xù)的裝配干涉分析、運動仿真模擬、物性分析及有限無分析，還可以在裝配環(huán)境中對零件進行設(shè)計、編輯及修改。利用這些功能，能有效地避免產(chǎn)品設(shè)計中經(jīng)常帶來的尺寸不匹配、零件干涉等問題。 2基于PLC物料拾取裝置的概述 2.1基于PLC物料拾取裝置的組成部件 通過市場調(diào)研，我們決定設(shè)計一種基于PLC物料拾取裝置（物料拾取裝置）。工作原理如圖2—1所示，拾取裝置工作時由步進電機通過滾珠絲桿驅(qū)動滑塊上下往復(fù)運動，通過滑塊前部的氣動手指對工件的夾取與釋放的動作來完成作為一個物料拾取裝置的全部動作，運動可靠，平穩(wěn)。 圖 2—1 機構(gòu)運動簡圖 3機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 3.1電機及減速器的選用 已知整個裝置上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?Kg，范圍為50mm~300mm，移動速度為1~2r/min。即： 具體的步進電機設(shè)計計算如下: 3.1.1 確定運行時間 本次設(shè)計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 3.1.2 電機轉(zhuǎn)速 3.1.3負載轉(zhuǎn)矩 式中： 3.1.4 負載慣量 上下垂直運動 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 3.1.5 電機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機型號為92BL-A，此無刷直流步進電機廠家為南京森宇機電的產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機型號為 92BL-4030H1-LK-B， 電機額定功率為0.4KW，額定轉(zhuǎn)矩為1.3N.m，最大轉(zhuǎn)矩為2.6N.m， 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸92x92x86，電機輸出軸徑為14mm。 3.2梯形絲桿螺母副設(shè)計 3.2.1材料選用原則 在材料選取的基本原則的前提下，可以滿足一部分性能，良好的工藝性和經(jīng)濟性。這種材料的特性是機械，機械部分應(yīng)在正常工作條件下，其物理和化學性能，是保證其可靠性的基礎(chǔ)。一般的機械零件，主要考慮的是材料的機械性能；而非金屬材料零件，還應(yīng)考慮對零件性能的環(huán)境效應(yīng)。 根據(jù)零件選擇的力學性能，首先要對工作條件的正確分析，形狀和大小和應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合這類零件的主要失效形式，對原發(fā)性和繼發(fā)性失效抗力指標的實際使用中，由于物質(zhì)基礎(chǔ)。 3.2.2絲桿螺母強度的校核計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式。基本尺寸（直徑滾珠絲杠和螺母高度），通?；跅l件的耐磨性測定。滾珠絲桿驅(qū)動力較大，還應(yīng)檢查滾珠絲桿和螺母的螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊?，檢查自鎖螺釘；傳動精度，應(yīng)檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應(yīng)力的精度；滾珠絲桿長徑比大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長滾珠絲桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動。設(shè)計應(yīng)根據(jù)驅(qū)動型，工作條件和失效模式，選同的設(shè)計標準，無需逐一檢查。 表2.1螺旋傳動的常用材料 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 滾珠絲桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 滾珠絲桿 滾珠絲桿外徑 滾珠絲桿內(nèi)徑 滾珠絲桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故強度足夠。 3.2.3梯形絲桿螺母的設(shè)計計算 滾動螺旋傳動主要承受軸向力。螺母與螺釘間滑動摩擦較大，所以磨損失效的主要形式。基本尺寸（直徑滾珠絲杠和螺母高度），通常基于條件的耐磨性測定。螺桿驅(qū)動力較大，還應(yīng)檢查螺桿和螺母的螺紋強度的危險截面，以防止塑性變形或斷裂的發(fā)生；自鎖螺釘?shù)囊螅瑱z查自鎖螺釘；傳動精度，應(yīng)檢查的剛度，以免造成傳輸降低音高變化的應(yīng)力的精度；螺桿長徑比大，應(yīng)檢查其穩(wěn)定性，以防止軸心受壓失穩(wěn)；長螺桿轉(zhuǎn)速也應(yīng)該檢查的臨界轉(zhuǎn)速，以防止過大的橫向振動。設(shè)計應(yīng)基于。的類型，工作條件和失效模式，選擇不同的設(shè)計標準，無需逐一檢查。 表2.1螺旋傳動的常用材料 螺旋副 材料牌號 應(yīng)用范圍 螺桿 Q235、Q275、45、50 材料不經(jīng)熱處理，使用于經(jīng)常運動，受力不大，轉(zhuǎn)速較低的傳動 40Cr、65Mn、T12、40WMn、18CrMnTi 材料需經(jīng)熱處理，以提高其耐磨性，適用于重載、轉(zhuǎn)速較高的重要傳動 9Mn2V、CrWMn、38CrMoAl 材料需經(jīng)熱處理，以提高其尺寸的穩(wěn)定性，適用于精密傳導螺旋傳動 螺母 ZCu10P1、ZCu5Pb5Zn5 材料耐磨性好，適用于一般傳動 ZCuAl9FeNi4Mn2 ZCuZn25Al6Fe3Mn3 材料耐磨性好，強度高，適用于重載、低速的傳動。對于尺寸較大或高速傳動，螺母可采用鋼或鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注青銅或巴氏合金 立向絲桿的設(shè)計 （1）滾珠絲桿螺母副，橫向絲桿的最大軸向載荷為2000N，支承間最大距離為400mm，，要求定位精度為0.001mm，滾珠絲桿的負荷包括運動部件的重量所引起的進給抗力。應(yīng)按額定靜載荷選用。 載荷性質(zhì)系數(shù)為1 —動載荷硬度影響系數(shù)， =1 —最大軸向載荷 定靜載荷為C02000N，查表得使用壽命時間T=15000h，初選絲桿螺距t=5mm，得絲桿轉(zhuǎn)速 n/min 由于絲桿螺距為5，可選W系列完循環(huán)絲桿副尺寸系列W2005-2.5圈一列滾珠絲桿螺母副的幾何參數(shù)計算，見表2.6所示： 表2.2 滾珠絲桿螺母副幾何參數(shù) 名 稱 符 號 計算公式和結(jié)果（mm） 螺紋滾道 公稱直徑 20 螺 距 5 接觸角 鋼球直徑 3.175 螺紋滾道法面半徑 偏心距 螺紋升角 螺桿 螺桿外徑 螺桿內(nèi)徑 螺桿接觸直徑 螺母 螺母螺紋外徑 螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 螺母長度 Ln 33 （2）傳動效率計算 （2.23） 式中：—摩擦角；—絲桿螺紋升角。 （3）剛度驗算，滾珠絲桿受工作負載P引起的導程的變化量 （2.24） Y向所受牽引力大，故應(yīng)用Y向參數(shù)計算 （N） （cm） () (材料為45鋼) （） 所以 （cm） 絲桿因受扭矩而引起的導程變化量很小，可以忽略。所以導程誤差 查表知C級精度的絲桿允許誤差6，故剛度足夠。 （4）穩(wěn)定性驗算，由部件自重產(chǎn)生的使絲桿回轉(zhuǎn)的扭矩為 式中G——移動部件自重 S——導程（cm） ——逆?zhèn)鲃有?，由于滾珠絲桿副的正傳動效率和逆?zhèn)鲃有式葡嗟龋虼?，一般用正傳動效率代替? N.cm可知110BF004反應(yīng)式步進電動機帶動絲桿螺母副時不會發(fā)生逆向傳動 。 （5）軸承的選擇，初選6002，工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為5000h，絲桿在工作的過程中受軸向載荷作用，且最大軸向載荷為Fa=200N.查手冊可知道2002的基本額定負載Cr=4.32kN,基本額定負載荷Cor=2.50Kn。 為了能安裝方便本次設(shè)計中6002軸承可以用帶座軸承代替，選用軸承的型號為UCFU203軸承。Fa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38；當量負載的計算P=200N可算得軸承壽命[6] （2.25） 溫度系數(shù)=1，載荷系數(shù)=1，UCFU203軸承座，壽命指數(shù)為=3 得（h）所以該軸承適合。 3.2.4滾珠絲桿螺母的支承方式的選擇 滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。 （1） 固定-固定，適用于高速，高精度； （2）固定軸承適用于中高速，高精度； （3）支持，中速的支持，精度； （4）固定-自由，低速度，精度，短軸螺釘本次設(shè)計中絲桿螺母的固定方式如下所示： 3.2.5滾珠絲桿螺母的潤滑和防塵隔離 （1）為了提高滾珠絲杠副的精度和使用壽命，通過滾珠絲桿的軸向力對滾珠絲桿的影響，保證軸承的受力均勻，避免傾覆力。 （2）反逆向的滾珠絲杠驅(qū)動器對效率高，應(yīng)在電機功率的考慮，和逆螺旋傳動由于其成分的重量（尤其是驅(qū)動在垂直方向上，當逆方法）可以用來防止動力傳動電機，蝸輪自鎖：切割離合器，等。 （3）在行程兩端的滾珠絲杠應(yīng)該旅游保護裝置，以防止?jié)L珠絲杠過程的沖擊和影響精度，使用壽命甚至損壞。 （4）防止熱變形對定位精度的絲杠熱變形精度的重要影響。熱源不僅是摩擦熱產(chǎn)生的螺絲，和其他機械零件熱時，滾珠絲桿的熱膨脹和伸長率。因此有必要對熱源的因素，控制熱源的措施，也可用于預(yù)拉伸，強制冷卻，減少滾珠絲桿伸長的熱變形的影響。 （5）水平螺旋，而造成彎曲變形的軸，是影響齒距累積誤差的因素，會導致不均勻的載荷螺母。螺桿的設(shè)計需要考慮到螺桿的材料和它的強度的問題。 （6）密封圈是重要的密封氣體和液體的標準件，所以密封圈的防塵措施是必須要考慮的。滾珠絲杠螺母安裝在防塵圈的兩端，以避免螺釘外露，但還需要滾珠絲桿選擇保護裝置。 （7）合理的潤滑是減小驅(qū)動力矩的重要環(huán)節(jié)，提高傳動效率，延長滾珠絲桿的使用壽命，接觸面和油膜減振效果，降低傳動噪音和塵土等雜物在螺旋洗。所以你想注入潤滑脂。螺母和油孔，用戶可以擰入水口，其他合適的潤滑油的使用。 （8）的預(yù)緊力的正確選擇，滾珠絲杠廠一直需要調(diào)整預(yù)緊力要求，嚴禁自行拆卸滾珠滾珠絲桿零件，以免影響準確性。非沖擊管和拔除，以免球塞，運行平穩(wěn)。 （9）推薦的大型軸承的使用適用于數(shù)控機床為了提高傳動剛度。 （10）內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，滾珠絲杠必須兩端的齒和一端連接了至少一個螺紋，所有圓螺紋底徑尺寸小于D2，否則無法安裝螺母。 （11）外循環(huán)滾珠滾珠絲桿位置，最好是放在滾珠絲桿軸以上插管。 （12）加工螺紋，外圓直徑大于1的外徑最好不要螺釘。 3.2.6導向光桿和直線軸承的設(shè)計 通過絲桿螺母連接法蘭，帶動整個醫(yī)療床裝置做上下運行，為了要保證平穩(wěn)，需要有導向裝置，這里就需要設(shè)計導向光桿和直線軸承配合整個絲桿螺母裝置。 3.2.6.1直線軸承的選擇 用于測試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場所，按下列公式確定型軸承的計算。 硬度：硬度系數(shù)FH HRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H = 0.6-1.0 FH = 1。 FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T = 1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。 接觸系數(shù)FC： 每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0 每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81 每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72 每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66 載荷系數(shù)FW： 小于15米/分鐘的速度，無沖擊，無振動，F(xiàn)W = 1.0-1.5； 小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0； 運行速度大于60米/分鐘，或有更大的沖擊，振動，F(xiàn)W = 2.0～5.0。 時間是生命的LH =（10000×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（單位：小時小時）L：長度壽命 (萬米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 已知行程L=0.2米，工作溫度60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望壽命Lh=5000小時，試選擇軸承型號。 按以上工作條件： 根據(jù)本次載荷重量為2000N，我們選用兩個導向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動軸承的所受負載就平均分配，上下六個滑動軸承分別連接底板和連接上固定圓盤，兩邊軸承座為固定式的，中間六個為可以隨著絲桿螺母上下滑動。六個導向光桿加上絲桿螺母，這樣每個導向光桿的滑動軸承處的所受負載為166N。本次設(shè)計中所選擇的滑動軸承為帶法蘭形狀的。 3.2.7聯(lián)軸器的選擇 由于整個裝置載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟問題，我們選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 。由于電機輸出軸徑為12mm，選擇聯(lián)軸器類型為HLA12-14， 聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩 3.2.8軸承強度的校核 （1）滾動軸承的選擇 滾動軸承為雙列圓錐滾子軸承350324B，由文獻[2]表得KN，KN，，。 （2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗算 h （4.3） h=年 由于拖拉機減速箱的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 4三維軟件Solidworks設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，再次提出了利用三維軟件的水平，并吸收了大量的經(jīng)驗，總結(jié)出以下幾點。關(guān)于圖紙的繪制方面，當零件的尺寸已經(jīng)給出，不考慮圖紙尺寸不合適的，基于三維零件圖，裝配時必須考慮的大小是合適的，因為AutoCAD繪圖效果不好，也會引起的尺寸誤差，和甚至出現(xiàn)欠定義大小，因此，必須通過在這個時候?qū)α慵M行測量，進行修改，直到符合要求。該工具是方便的輸入數(shù)據(jù)映射，通過選擇部分的類型，標準件，可以生成，但有時需要在工具集使用部分可能找不到，所以在這個時候隨機應(yīng)變，其他部分而不是通過修改或滿足要求增加組件的使用。三維地圖應(yīng)該是靈活的，解決問題的方法總比問題多，當一個方法不能正常映射，試試另一種方法，它不僅可以完成零件的生產(chǎn)，而且還可以開發(fā)映射一個更好的主意，并打破了新思想的規(guī)則。 學習使用一些可以節(jié)省時間的命令，如鏡像，陣列，能省則省”。在裝配過沉重，曾給了我一個很大的障礙，是要花很多時間去找出為什么。在一個活躍的子組件，雖然活動范圍會產(chǎn)生干擾，可以設(shè)置該復(fù)合物的活動范圍，如先進的范圍內(nèi)，和角度范圍，即使在這個范圍內(nèi)不影響母配體，不能設(shè)置。因為一旦設(shè)定的范圍內(nèi)，在父組件將被視為完全定義的組件模型，它將沖突分總成，將無法完成裝配?？吹貓D是最重要的任務(wù)是理解零件圖，圖表工具，沒有工具是沒有法律的零件圖，所以不要急著寫，想通過零件的結(jié)構(gòu)，并認為通過線圖，這是重中之重，映射。部分建模，一般應(yīng)的特點進行深入分析，找出零件是由幾個特點，擺脫所有的形狀特點，它們之間的連接相對位置、表面，然后按主次特征造型的關(guān)系，按一定的順序。一個復(fù)雜的部分，有許多簡單的功能，通過切除或重疊相交。所以部分建模，序列特征是很重要的，雖然不同的建模過程可以構(gòu)造出相同的實體部分，但其建模過程和實體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有直接的影響，實體模型可以修改應(yīng)用程序，可理解性和實體模型。特別是在二維圖紙，我們只能看到元器件的布局，并用虛線給說的內(nèi)部特征，除了部分的相貫線，這條線各特征在路口出現(xiàn)。在選秀過程中零件，必須選擇第一個草圖平面，這是非常重要的，決定了后續(xù)的模型飛機的命令，使用簡單的說，一個圓柱形圍成一個圈，然后繪制，也可以作為一個長方體旋轉(zhuǎn)，雖然他們的結(jié)果都是一樣的，但草圖平面和命令的使用。如果我們想要一個軸，那么我們應(yīng)該選擇第二個方法以及。 由于該零件的設(shè)計不規(guī)則零件，用于為拉伸和旋轉(zhuǎn)命令，許多零部件都是對稱的，所以為了節(jié)省時間，提高效率，通常用于指揮鏡特性。 一個完整的工程圖紙應(yīng)該包含以下4個方面。 一組視圖：一組視圖（包括視圖，剖面，斷面，局部視圖）是正確的，完整的，對各部分的結(jié)構(gòu)和形狀表達清楚。 尺寸：尺寸的確定和零件的形狀各部分的位置 技術(shù)要求：表明部分的一些要求必須在制造和檢驗完成，如表面粗糙度，尺寸公差，形位公差，材料和熱處理的方法和指標。 標題欄：注明產(chǎn)品名稱，材料，數(shù)量，拉伸比和拉伸，等。 單擊[新建]圖標以顯示新的文件系統(tǒng)，SolidWorks文件”對話框中，單擊“選項”對話框中的組件，你可以進入裝配工作模式，進行以后的設(shè)計工作。 5 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 5.1 PLC的定義 PLC即可編程控制器（Programmable?Logic?Controller），是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義;PLC英文全ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導體的地方就有PLC。 5.2 PLC的選擇 由表3.1可知，14個輸入點，12個輸出點，根據(jù)電壓的不同選用輸入有2個點的輸入模塊，分別為M0、X1、X2、X3;S輸出有4個點的模塊分別為Y0、Y1、Y2、Y3。 5.3 基于PLC物料自動拾取裝置PLC控制流程圖的實現(xiàn) 由以上可知，基于PLC物料自動拾取裝置PLC控制過程流程圖和系統(tǒng)梯形圖分別如下圖4.3.1、4.3.2所示： 圖 4.3.1 圖 4.3.2 結(jié) 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習所學的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設(shè)計進度，本文所設(shè)計的是基于PLC物料自動拾取裝置的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 南京理工大學學生畢業(yè)論文 第 27 頁 共 28 頁 XXX：基于PLC物料拾取裝置的設(shè)計 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導師這幾年來對我的諄諄教導，感謝我敬愛的老師，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術(shù)作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，查找了各類的鍵槽加工設(shè)備的設(shè)計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為我自己已經(jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 第 28 頁 共 28 頁 參考文獻 [1] 成大先.機械設(shè)計手冊(單行本)機械傳動[M].北京：化學工業(yè)出版社,2004 [2] 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Keywords sewingmachine Solidworks part modeling assembly design movement simulation  目 錄 摘 要 I Abstract II 1 緒論 1 2 智能大棚控制電路設(shè)計方案 2 2.1 設(shè)計要求 2 2.2 總體結(jié)構(gòu) 3 3 硬件電路設(shè)計 3 3.1 STC89C52單片機系統(tǒng)簡介 3 3.1.1 STC89C52的特點 3 3.1.2 STC89C52單片機最小系統(tǒng) 4 3.2 DHT11溫度傳感器 5 3.2.1 DHT11產(chǎn)品概述 5 3.2.2 引腳排列 5 3.2.3 性能說明 6 3.2.4 與單片機的接口設(shè)計 7 3.3 光照采集模塊 8 3.4 按鍵模塊 9 3.5 DS1302時鐘顯示電路 10 3.6 LCD12864顯示電路 12 3.6.1 基本特性 13 3.6.2 外部接口 13 3.6.3 單片機與液晶屏的接口圖 16 3.7 繼電器模塊 17 3.7.1 光電隔離器的原理 17 3.7.2 電磁繼電器的原理 18 3.7.3 繼電器模塊工作原理 19 3.8 電源管理模塊 20 3.9 制作與實物 21 3.9.1 實物及接口定義 21 4 軟件實現(xiàn)方法 22 4.1 主程序流程圖 22 4.2 DS1302時鐘顯示子程序流程圖 23 4.3 LCD12864液晶顯示子程序流程圖 23 4.4 光照采集子程序流程圖 24 4.5 溫濕度采集子程序流程圖 24 4.6 按鍵掃描子程序 25 致 謝 27 參考文獻 28 第 48 頁 共 48 頁 1 緒論 在人類的生活環(huán)境中，溫濕度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度和濕度打著交道。自18世紀工業(yè)革命以來，是否能掌握溫濕度與工業(yè)發(fā)展有著密切的聯(lián)系。在醫(yī)藥、水泥、石化、鋼鐵、玻璃、冶金等行業(yè)，幾乎85%的工業(yè)部門都要考慮著溫濕度的因素。溫濕度不僅對于工業(yè)如此重要，而且溫度的監(jiān)測與控制在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有著十分重要的意義。我國人口多土地少，人均占有耕地面積更少。想要改變這種局面，只靠在耕地面積增加是不可能實現(xiàn)的。因此，我們需要另辟蹊徑，想方設(shè)法來提高畝產(chǎn)量。利用溫室大棚技術(shù)是其中一個很好的方法。溫室大棚就是模擬一個適合生物生長的理想氣候條件，創(chuàng)建一個人工氣象環(huán)境，用來消除溫濕度對生物生長的約束。能使農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)性對農(nóng)作物的生長不再產(chǎn)生影響，擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依賴。由于溫室大棚能給農(nóng)民帶來可觀的經(jīng)濟效益，所以溫室大棚技術(shù)現(xiàn)在越來越普及，已經(jīng)成為增收的主要手段。 隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫濕度控制便成為一個十分重要的課題。傳統(tǒng)的溫濕度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計和濕度計，通過讀取溫度值和濕度值了解實際溫濕度，然后根據(jù)現(xiàn)有溫濕度與植物適合生長的溫濕度進行比較，看溫濕度是否過高或過低，然后進行相應(yīng)的通風或者灑水。這些操作都是用人工進行的，浪費了大量的勞動力物力?，F(xiàn)在，隨著科技的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中種植的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。溫室大棚的建設(shè)對溫濕度測量與控制技術(shù)也提出了越高的要求。 今天，單片機在通信設(shè)備、家用電器、工業(yè)控制、信息處理、尖端武器等各測控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨占鰲頭。采用單片機進行控制，不僅具有靈活性大、組態(tài)簡單和控制方便等優(yōu)點，可以大幅的度提高被控溫濕度的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量。單片機以其造價低、體積小、可靠性高、功能強和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為目前自動化和各個測控領(lǐng)域中必不可少的器件，尤其在日常的生活中也發(fā)揮著越來越大的作用。因此，單片機對溫濕度的控制問題是經(jīng)常會遇到的。因此，本課題圍繞基于單片機的溫室大棚控制系統(tǒng)展開了應(yīng)用設(shè)計工作。 本文介紹的溫濕度測控系統(tǒng)是基于單總線技術(shù)及其器件組建的。該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫濕度進行采集，利用溫濕度傳感器將溫室大棚內(nèi)溫濕度的變化，變換成數(shù)字量，其值由單片機處理，最后由單片機去控制液晶顯示器，顯示溫室大棚內(nèi)的實際溫濕度，同時通過與預(yù)設(shè)量比較，對大棚內(nèi)的溫度進行自動調(diào)節(jié)，如果超過我們預(yù)先設(shè)定的濕度限制，濕度報警模塊將進行報警。這種方案實現(xiàn)了溫濕度的實時測量、控制和顯示。該系統(tǒng)抗干擾能力比較強，具有很高的測量精度，不需要固定網(wǎng)絡(luò)的支持，可維護性好，安裝簡單方便，性價比高。這種溫濕度測量控制系統(tǒng)可應(yīng)用于當代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室大棚，實現(xiàn)對溫濕度的實時控制，是一種比較經(jīng)濟、智能的方案，適于農(nóng)業(yè)大力推廣，促進農(nóng)作物的生長，提高溫室大棚的產(chǎn)量，以帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 要實現(xiàn)此設(shè)計功能，傳感器是必不可少的現(xiàn)代化技術(shù)，隨著監(jiān)控系統(tǒng)的自動化、智能化的發(fā)展，要求傳感器準確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好，并具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。 傳感器本身是一種物理裝置，能夠探測外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度等）并將彈指的信息傳給其他裝置。隨著繼承化技術(shù)的發(fā)展，各類混合集成和單片機繼承式壓力傳感器的相繼出現(xiàn)，傳感器得到快速的發(fā)展和推廣，并逐步邁向集成化、多功能化、智能化。 其中溫濕度傳感器也是發(fā)展中的重要一員，溫濕度傳感器從一開始的板子變成至今的集成塊，歷經(jīng)很多跨越式的進步，并能夠做到對當前所測數(shù)據(jù)的檢測。已經(jīng)具備了一定的智能化。隨著科技的進步，溫濕度傳感器同樣也要進一步發(fā)展，如何能使得其在穩(wěn)定性、精確性等方面有更大的方面發(fā)展顯的尤為重要。 2 智能大棚控制電路設(shè)計方案 2.1 設(shè)計要求 智能大棚控制系統(tǒng)是一個涉及到溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強度以及蔬菜品種等多種因素的復(fù)雜系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具備以下功能 ①能長時間連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的工作； ②能對溫室內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強度等參數(shù)進行準確的測量； ③能根據(jù)蔬菜品種的不同，可以人工/自動設(shè)定溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照強度等參數(shù)的報警范圍； ④操作簡單，維護方便； ⑤運行經(jīng)濟節(jié)能，維護費用低； ⑥性能價格比高。 2.2 總體結(jié)構(gòu) 本設(shè)計總體思路為：信息采集→信息處理→信息顯示→信息控制報警。它的主要模塊為單片機模塊，溫濕度采集模塊，光照采集模塊，顯示模塊，鍵盤模塊，LED報警模塊，電機驅(qū)動模塊，電源模塊，智能大棚控制系統(tǒng)設(shè)計方框如圖2.1 圖2.1 智能大棚控制系統(tǒng)方框圖 3 硬件電路設(shè)計 3.1 STC89C52單片機系統(tǒng)簡介 STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。 3.1.1 STC89C52的特點 ①增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051. ②工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）/3.8V～2.0V（3V單片機） ③工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通 8051 的0～80MHz，實際工作頻率可達 48MHz ④用戶應(yīng)用程序空間為8K 字節(jié) ⑤片上集成 512 字節(jié)RAM ⑥通用 I/O 口（32 個） 復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4 是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻 ⑦ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 ⑧具有EEPROM功能 ⑨具有看門狗功能 ⑩共 3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器 T0、T1、T2 ?外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 ?通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART ?工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級） ?PDIP 封裝 3.1.2 STC89C52單片機最小系統(tǒng) STC89C52單片機最小系統(tǒng)如圖3.1所示。 圖3.1 STC89C52單片機最小系統(tǒng) （1）復(fù)位電路設(shè)計 STC89C52已經(jīng)內(nèi)置了上電復(fù)位設(shè)計，并且可以通過編程熔絲位控制復(fù)位的額外時間，因此我們只要在AVR外部的復(fù)位線路上電時，直接接電阻到VCC上就可以了，當AVR開始工作時，其復(fù)位引腳變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)芯片復(fù)位。 （2）晶振電路設(shè)計 從電路圖可以看到，石英晶體和電容組成了諧振回路，該諧振回路接在STC89C52的引腳XTAL1和XTAL2上，并配合片內(nèi)的OSC振蕩電路構(gòu)成的振蕩源作為系統(tǒng)的時鐘源。 在實際應(yīng)用中，如果對頻率精度要求不高，可以使用內(nèi)部的RC振蕩電路，該振蕩電路可以產(chǎn)生1/2/4/8MHz的振蕩頻率。 3.2 DHT11溫度傳感器 3.2.1 DHT11產(chǎn)品概述 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)，保證產(chǎn)品有極高的穩(wěn)定性與可靠性。DHT11傳感器包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并與單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強、品質(zhì)卓越、性價比極高等優(yōu)點。DHT11傳感器都在極為精確的溫濕度校驗室中進行校準。校準的系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應(yīng)用場合的最佳選則。 3.2.2 引腳排列 DHT11溫濕度傳感器采用直插式封裝形式，接口非常簡單，如圖3.2所示引腳名稱及排列順序和實物圖。 圖3.2 DHT11實物圖、引腳圖 各引腳的功能如下： 腳1：VDD，其工作電壓范圍是3～5.5 V； 腳2: DATA，串行數(shù)據(jù)，單總線； 腳3：空腳，懸空； 腳4：GND，電源負極。 3.2.3 性能說明 DHT11的電氣參數(shù)見表3.1。 表3.1 DHT11的電氣參數(shù) 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 分辨率 8 ± Bit 1 1 1 %RH 精度 25℃ ±4 %RH 重復(fù)性 ±1 %RH 溫度 0-50℃ ±5 %RH 溫度 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 25℃ 20 90 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 ±1 %RH/yr 遲滯 ±1 ℃ 互換性 可完全互換 分辨率 8 8 8 Bit 1 1 1 ℃ 重復(fù)性 ±1 ℃ 響應(yīng)時間 1/e(63%) 6 30 S 量程范圍 0 50 ℃ 精度 ±1 ±2 ℃ 總線空閑狀態(tài)為高電平的時候主機把總線拉低等待DHT11響應(yīng), DHT11能檢測到起始信號，主機必須把總線拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主機的開始信號，接著就等待開始信號的結(jié)束,然后發(fā)送80us的低電平響應(yīng)信號，要讀取DHT11的響應(yīng)信號,必須等待開始信號的結(jié)束，并延時等待20-40us后才能夠接受，主機發(fā)送開始信號后,這時候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號的時候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高80us之前,必須等到響應(yīng)信號發(fā)送，準備發(fā)送數(shù)據(jù)時,每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,數(shù)據(jù)位是0或1是由高電平的長或短來決定。假如響應(yīng)信號的讀取為高電平,但是DHT11無響應(yīng)響應(yīng),這時候說明路線可能連接不正常，當最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50us,接著總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。 3.2.4 與單片機的接口設(shè)計 DHT11通過一線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時鐘線SCK用于微處理器和DHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；當工作電壓高于4.5V時，SCK頻率最高為10 MHz，而當工作電壓低于4.5 V時，SCK最高頻率則為1 MHz。硬件連接如圖3.3所示。 圖3.3 微處理器和DHT11的硬件連接圖 　　微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組"啟動傳輸"時序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯樱鐖D3.2.4所示。當SCK時鐘為高電平時，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖?；在SCK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。 3.3 光照采集模塊 光照采集電路采用光敏二極管和ADC0832等元器件組合而成。光敏提供光照強度的采集，把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。ADC0832是把光敏二極管轉(zhuǎn)換來的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提供給單片機。 ADC0832的特點： · 8位分辨率； · 雙通道A/D轉(zhuǎn)換； · 輸入、輸出電平與TTL/CMOS相兼容； · 5V電源供電時，輸入電壓在0~5V之間； · 工作的頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換的時間為32μS； · 一般情況功耗為15mW； · 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種的封裝； 　 · 商業(yè)用的芯片溫寬為0°C ~ +70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°C ~ +85°C。 　　芯片接口說明： 　 · CS_ 片選使能，低電平有效； · CH0 模擬輸入通道0，也作為IN+/-使用； · CH1 模擬輸入通道1，也作為IN+/-使用； 　· GND 芯片的參考0 電位（地）； · DI 為數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道的控制； · DO 為數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出； · CLK 芯片的時鐘輸入； · Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 　 ADC0832 為8位的A/D轉(zhuǎn)換芯片，最高分辨可達256級，適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。內(nèi)部電源輸入與參考的電壓復(fù)用，使芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。其轉(zhuǎn)換時間為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 正常情況下ADC0832與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，如圖3.3所示，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。 圖3. 4 ADC0832連接圖 3.4 按鍵模塊 按鍵是用來設(shè)定溫濕度上下限報警值，查看溫度、濕度上下限報警值。主要有3個按鍵分別是功能選擇鍵、上鍵、下鍵。key_set是功能鍵，按一次進入溫度上限設(shè)置界面，按兩次進入溫度下限設(shè)置界面，按三次進入濕度上限設(shè)置界面，按四次進入濕度下限設(shè)置界面，按五次返回主界面。key_up是增加鍵，按一次加一。key_down是減小鍵，按一次減一。 圖3.5 按鍵鍵盤電路 3.5 DS1302時鐘顯示電路 DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖3.6所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。 圖3.6 DS1302的外部引腳分配 各引腳的功能為： Vcc1：主電源； Vcc2：備份電源。當Vcc2>Vcc1+0.2V 時，由Vcc2 DS1302供電，當 Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電； SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā? DS1302有下列幾組寄存器： ① DS1302有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81h～8Dh，寫時80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為 BCD 碼形式，如表3.2所示。 表3.2 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81H 80H CH 10秒 秒 00-59 83H 82H 10分 分 00-59 85H 84H 0 10 時 時 1-12/0-23 AM/PM 87H 86H 0 0 日 1-31 89H 88H 0 0 0 10 月 月 1-12 8BH 8AH 0 0 0 0 周 日 1-7 8DH 8CH 10年 年 00-99 8FH 8EH WP 0 0 0 0 0 0 0 --- DS1302有關(guān)日歷、時間的寄存器小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運行于12小時模式還是24小時模式。當為高時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位5是，當為1時，表示PM。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。 秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標志（CH）。當該位置為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當該位置為0時，時鐘開始運行。控制寄存器（8Fh、8Eh）的位7是寫保護位（WP），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0。當WP位為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 ②DS1302有關(guān)RAM的地址 DS1302中附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的地址如表3.3所示。 表3.3 讀地址 寫地址 數(shù)據(jù)范圍 C1H C0H 00-FFH C3H C2H 00-FFH . . . . . . . . . FDH FCH 00-FFH ③DS1302的工作模式寄存器 所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數(shù)據(jù)。 突發(fā)模式寄存器如表3.4所示。 表3.4 工作模式寄存器 讀寄存器 寫寄存器 時鐘突發(fā)模式寄存器 CLOCK BURST BFH BEH RAM突發(fā)模式寄存器 RAM BURST FFH FEH ④此外，DS1302還有充電寄存器等。 DS1302與單片機接口圖如圖3.8，DS1302與單片機的連接也僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時鐘引腳、I/O串行數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計時脈沖。 圖3.8 DS1302與單片機接口圖 3.6 LCD12864顯示電路 帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 3.6.1 基本特性 ①低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V） ②顯示分辨率:128×64點 ③內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選) ④內(nèi)置 128個16×8點陣字符 ⑤2MHZ時鐘頻率 ⑥顯示方式：STN、半透、正顯 ⑦驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS ⑧視角方向：6點 ⑨背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10 ⑩通訊方式：串行、并口可選 ?內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓 ?無需片選信號，簡化軟件設(shè)計 ?工作溫度: 0℃ - +55℃ ,存儲溫度: -20℃ - +60℃ 3.6.2 外部接口 表3.5 模塊外部接口 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC 3.0+5V 電源正 3 V0 - 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H：8位或4位并口方式，L：串口方式 16 NC - 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效 18 VOUT - LCD驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（+5V） 20 K VSS 背光源負端 控制器接口信號說明。 ①、RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式 RS R/W 功能說明 L L MPU寫指令到指令暫存器（IR） L H 讀出忙標志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài) H L MPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR） H H MPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù) ②、E信號 E狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果 高——>低 I/O緩沖——>DR 配合/W進行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR——>I/O緩沖 配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令 低/低——>高 無動作 指令說明如表3.6所示。 模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令如下。 表3.6 指令說明 指令表1 （RE=0：基本指令） 指 令 ????????????????? 指 令 碼 功 能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ? 清除 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到"00H" 地址 歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器(AC)到"00H",并且將游標移到開頭原點位置;這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容 顯示狀態(tài)開/關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1: 整體顯示 ON C=1: 游標ON???? B=1:游標位置反白允許 進入點 設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時,設(shè)定游標的移動方向及指定顯示的移位 游標或顯示移位控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位;這個指令不改變DDRAM 的內(nèi)容 功能 設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X X DL=0/1：4/8位數(shù)據(jù) RE=1: 擴充指令操作 RE=0: 基本指令操作 設(shè)定CGRAM 地址 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定CGRAM 地址 設(shè)定DDRAM 地址 0 0 1 0 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定DDRAM 地址（顯示位址） 第一行：80H－87H 第二行：90H－97H 讀取忙標志和地址 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 讀取忙標志(BF)可以確認內(nèi)部動作是否完成,同時可以讀出地址計數(shù)器(AC)的值 寫數(shù)據(jù)到RAM 1 0 數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)D7——D0寫入到內(nèi)部的RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 讀出RAM的值 1 1 數(shù)據(jù) 從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7——D0 (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 指令表2 （RE=1：擴充指令） 指 令 ????????????????? 指 令 碼 功 能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ? 待命 模式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 進入待命模式,執(zhí)行其他指令都棵終止 待命模式 卷動地址開關(guān)開啟 0 0 0 0 0 0 0 0 1 SR SR=1：允許輸入垂直卷動地址 SR=0：允許輸入IRAM和CGRAM地址 反白 選擇 0 0 0 0 0 0 0 1 R1 R0 選擇2行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。初始值R1R0＝00，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常 睡眠 模式 0 0 0 0 0 0 1 SL X X SL=0：進入睡眠模式 SL=1：脫離睡眠模式 擴充 功能 設(shè)定 0 0 0 0 1 CL X RE G 0 CL=0/1：4/8位數(shù)據(jù) RE=1: 擴充指令操作 RE=0: 基本指令操作 G=1/0：繪圖開關(guān) 設(shè)定繪圖RAM 地址 0 0 1 0 AC6 0 AC5 0 AC4 AC3 AC3 AC2 AC2 AC1 AC1 AC0 AC0 設(shè)定繪圖RAM 先設(shè)定垂直(列)地址AC6AC5…AC0 再設(shè)定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0 將以上16位地址連續(xù)寫入即可 3.6.3 單片機與液晶屏的接口圖 智能大棚控制系統(tǒng)單片機與液晶屏接口圖如圖3.9所示。 圖3.9 單片機與液晶屏的接口圖 3.7 繼電器模塊 3.7.1 光電隔離器的原理 光電隔離器（optical coupler，英文縮寫為OC），簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電到光再到電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。 在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入、輸出延遲時間相差很大。 由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端是電流型工作的低阻元件，因而具有很強的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計算機數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機工作的可靠性。光耦合器的主要優(yōu)點是：信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了 電氣隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。 電耦合器之所以在傳輸信號的同時能有效地抑制尖脈沖和各種干擾，使通道上的信號穩(wěn)定性大為提高，主要有以下幾方面的原因： a.光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為105～106Ω。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入端的干擾電壓會很小，只能形成很微弱的電流，由于沒有足夠的能量而不能使二極體發(fā)光，從而被抑制掉了。 b.光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒有電氣聯(lián)系，也沒有共地；之間的分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾都很難通過光電耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號的產(chǎn)生。 c.光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號線短接時，也不會損壞儀表。因為光耦合器件的輸入回路和輸出回路之間可以承受幾千伏的高壓。 3.7.2 電磁繼電器的原理 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。電磁繼電器的工作原理并不復(fù)雜，它主要是利用電磁感應(yīng)原理而工作的。當線圈通以電流時，線圈便產(chǎn)生磁場，線圈中間的鐵心被磁化產(chǎn)生磁力。從而使銜鐵在電磁吸力的作用下吸向鐵心，此時銜鐵帶動支桿將板簧推開，使兩個常閉的觸點斷開。當斷開繼電器線圈的電流時，鐵心便失去磁性，銜鐵在板簧的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)，觸點則又閉合。 觸點的形式一般分為三種:一種是繼電器線圈未通電時處于接通狀態(tài)的靜觸點，為常閉觸點。二種是處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為常開觸點，還有一種是一個動觸點與一個靜觸點常閉，而同時與一個靜觸點常開，形成一開一閉的轉(zhuǎn)換觸點形式。常閉觸點在線圈通電時由閉合狀態(tài)斷開，所以又稱為動斷觸點，而把常開觸點稱為動合觸點轉(zhuǎn)換觸點有兩種情況，即先合后斷的轉(zhuǎn)換觸點和先斷后合的轉(zhuǎn)換觸點。 先了解必要的條件：a.控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；b.被控制電路中的電壓和電流；c.被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)?？刂齐娐窇?yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 3.7.3 繼電器模塊工作原理 繼電器采用的是歐姆龍公司生產(chǎn)的SRD-12VDC，此繼電器工作穩(wěn)定可靠，因為繼電器是感性負載，容易影響其它器件，所以用一個IN4007二極管保護。繼電器的工作電壓是12V，所以給繼電器加壓也是12V。因為繼電器工作需要較大的電流，直接入控制芯片引腳上，無法驅(qū)動繼電器工作，所以加了一個光電隔離器，于是采用TIL113隔離放大，好處在于防止繼電器工作時影響CPU工作， 同時TIL113也有放大電流的作用。單片機根據(jù)處理的結(jié)果，從控制端口P0.0,P0.1,P0.2,P0.3輸出低電平控制信號，此時TIL113的I-端接收到低電平信號，使得內(nèi)部光電隔離前端的發(fā)光二極管發(fā)光，電路接通，后續(xù)電路工作，輸出電壓經(jīng)分壓，內(nèi)部三極管導通，繼電器吸合，電路開始工作。繼電器模塊如圖3.10所示。 圖3.10 繼電器模塊 3.8 電源管理模塊 因系統(tǒng)供電為12V，而實際使用為5V和12V，所以需要電源管理。CW7805系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的各種功能。 主要特點： LM7805集成穩(wěn)壓三極管輸出電流可達1A,輸出電壓5V,過熱保護，過流保護，輸出晶體管SOL保護。見表3.7。 VI——輸入電壓(VO=5~18V)??????????? 35V RθJC——熱阻（結(jié)到殼）???????????? 5℃/W RθJA——熱阻（結(jié)到空氣）?????????? 65℃/W TOPR——工作結(jié)溫范圍??????????? 0~125℃ TSTG——貯存溫度范圍?????????? -65~150℃ 表3.7 LM7805的主要參數(shù)表 電壓調(diào)整率 電流調(diào)整率 工作溫度 靜態(tài)電流 耗散功率 最大輸出電流 輸出電壓 偏差 輸出電壓 360mV 360mV 0~125 8MA 1．2W 1A 0.692～0.748V 17.3~18.7V(T(j)↓=25℃) 電源管理模塊如圖3.11所示。 圖3.11 電源管理模塊 3.9 制作與實物 3.9.1 實物及接口定義 智能大棚控制電路PCB板實物如圖3.12示。 圖3.12智能大棚控制電路PCB板實物 4 軟件實現(xiàn)方法 4.1 主程序流程圖 硬件電路是設(shè)計的基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上軟件設(shè)計是關(guān)鍵的部分，它是單片機工作的重點，就是讓各部分協(xié)調(diào)工作的命令，軟件程序的重要性是毋庸置疑的，是整個控制系統(tǒng)的命脈，根據(jù)各部分編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，才能使得相應(yīng)的芯片有其功能，所以程序設(shè)計是非常重要的。軟件的作用就是完成對硬件的控制，主程序設(shè)計思路：軟件設(shè)計采用各個模塊功能分開獨立設(shè)施的設(shè)計方式，將各個功能分成獨立模塊，有系統(tǒng)和監(jiān)控程序一起管理執(zhí)行。本設(shè)計的軟件包括主程序，鍵盤掃描子程序，顯示子程序等。 主程序完成功能：系統(tǒng)對溫濕傳感器以及12864顯示器進行初始化，隨之讀取溫濕度信號，然后處理。用戶通過執(zhí)行按鍵來設(shè)置溫濕度的上下限。本設(shè)計的系統(tǒng)整體流程圖如圖4.1所示。 圖4.1 主流程圖 4.2 DS1302時鐘顯示子程序流程圖 本設(shè)計采用DS1302時鐘顯示芯片。其流程圖如圖4.2所示。 圖4.2 DS1302時鐘顯示子程序流程圖 4.3 LCD12864液晶顯示子程序流程圖 液晶顯示儀器為LCD12864液晶，由STC89C52向LCD發(fā)出命令進行寫數(shù)據(jù)然后顯示數(shù)據(jù)。LCD12864液晶顯示程序如圖4.3所示。 圖4.3 顯示子程序流程圖 4.4 光照采集子程序流程圖 本設(shè)計采用ADC0832串口式模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。其流程圖如圖4.4所示。 圖4.4 光照子程序流程圖 4.5 溫濕度采集子程序流程圖 本設(shè)計采用DHT11串口式芯片。其流程圖如圖4.5所示。 圖4.5 溫濕度子程序流程圖 4.6 按鍵掃描子程序 左起第一個鍵是功能選擇鍵，按一次進入報警溫度上限設(shè)置，此時顯示上一次設(shè)置溫度報警上限值（TH35），進行上限溫度設(shè)置。 按第二次，進行下限溫度報警設(shè)置，此時顯示上一次設(shè)置溫度報警下限值（TL20）。 按第三次，進行上限濕度報警設(shè)置，此時顯示上一次設(shè)置濕度報警上限限值（HH85）。 ? 再按一次即第四次，進行下限濕度報警設(shè)置，此時顯示上一次設(shè)置濕度報警下限限值（HH35）。 第二個按鍵是增加鍵，可以對上限溫度或下限溫度進行增大調(diào)整 第三個按鍵是減小鍵，可以對下限溫度或下限溫度進行減小調(diào)整。 圖4.6所示按鍵掃描子程序流程圖。 圖4..6 按鍵掃描子程序流程圖 結(jié) 論 至此，基于STC89C52單片機智能大棚控制系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)結(jié)束。本系統(tǒng)充分利用了單片機的各種資源，且加以其它各種外設(shè)，系統(tǒng)設(shè)計簡單、性能優(yōu)良、工作可靠且成本較低，實現(xiàn)了設(shè)備溫度、濕度數(shù)字化及自動化。通過完成本次畢業(yè)設(shè)計，使我對由單片機控制的應(yīng)用系統(tǒng)有了更深層次的認識，作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，單片機發(fā)揮著不可替代的作用。在查閱書籍和資料的過程中，我學到了不少新知識，如DHT11傳感器的工作原理、光電耦合隔離的作用、電磁繼電器的原理等等。在補充新知識的同時，也將以前學過的C程序設(shè)計進行了鞏固。 此外，本次設(shè)計先總體設(shè)計后分硬件和軟件設(shè)計的設(shè)計思路，是今后解決類似問題可以借鑒的經(jīng)驗。通過完成設(shè)計任務(wù)，我感覺最大的收獲是自學能力得到了很大程度的提高，收獲了獨立解決問題的自信！ 歷練自身，著手現(xiàn)在，創(chuàng)造未來。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。不論是畢業(yè)設(shè)計，還是在將來的工作中，都要理清思路解決問題。有了“勤奮，努力，付出，收獲”這驕傲的呼聲，并付之于行動，使我成長、起飛，飛達理想的彼岸。 致 謝 經(jīng)過三個月的資料搜集與寫作，本次畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，作為一名預(yù)就業(yè)的大學生，雖已學習并掌握了一定的專業(yè)理論知識并且擁有一定的實踐能力，但由于經(jīng)驗的匱乏，在畢業(yè)設(shè)計過程中，難免會碰到一些自己難以解決的問題，如果沒有導師們的悉心指導和同學們的熱情幫助，本次畢業(yè)設(shè)計也難以完成。 首先要感謝我的學校導師陳季云老師，謝謝她對我論文設(shè)計的指導和幫助。與此同時，感謝這三年來南通農(nóng)院機電系所有本專業(yè)的授課老師，感謝爸爸媽媽對我的養(yǎng)育之恩，在此，我再一次表示真誠的感謝！ 通過本次畢業(yè)論文設(shè)計，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。憶往昔，承前啟后；看今朝，繼往開來。沒有空洞洞的承諾，卻有實實在在的成績。對于明天，我憧憬，充滿希望；對于今天，我珍惜每分每秒，努力奮斗；對于昨天，我回顧總結(jié)，尋找經(jīng)驗和不足。所有的這些都是為了更好地學習、工作，充實自己。 參考文獻 [1] 史永文.船舶風速風向的檢測與處理[A].中國航海學會通信導航學術(shù)評會論文集 [2] 三恒星科技.AVR單片機原理與應(yīng)用實例[M].電子工業(yè)出版社，2009 [3] 李全利.單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].高等教育出版社，2009 [4] 張瑾，張偉，張立寶.電路設(shè)計與制作Protel 99SE入門與提高[M].人民郵電 出版社，2010 [5] 譚浩強.C程序設(shè)計.清華大學出版社，2001 [6] ALLDATASHEET.COM [7] 韋巍，何衍.智能控制基礎(chǔ)[M].清華大學出版社，2008 [8] 韓太林.單片機原理及應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005 [9] 徐愛鈞.8051單片機實踐教程[M].電子工業(yè)出版社，2006 附錄A 源程序 程序清單 //****************************************************************// //****************************************************************// #include #include #include //Keil library #include //Keil library typedef unsigned char U8; /* 無符號8位整型變量 */ typedef signed char S8; /* 有符號8位整型變量 */ typedef unsigned int U16; /* 無符號16位整型變量 */ typedef signed int S16; /* 有符號16位整型變量 */ typedef unsigned long U32; /* 無符號32位整型變量 */ typedef signed long S32; /* 有符號32位整型變量 */ typedef float F32; /* 單精度浮點數(shù)（32位長度） */ typedef double F64; /* 雙精度浮點數(shù)（64位長度） */ // #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Data_0_time 4 //----------------------------------------------// //----------------IO口定義區(qū)--------------------// //----------------------------------------------// #define DataPort P1 //MCU P0<------> LCM sbit RS = P2^2; sbit RW = P2^1; sbit E = P2^0; sbit PSB = P3^2; sbit RES = P3^3; sbit P2_0 = P2^3 ; sbit bADcs=P2^6; sbit bADcl=P2^4; sbit bADda=P2^5; bit set_temp_up=0; bit set_temp_down=0; bit set_humidity_up=0; bit set_humidity_down=0; bit set_smog_grade=0; sbit key_set=P2^7; sbit key_up=P0^7; sbi