自动窗的设计-毕设论文.doc
《自动窗的设计-毕设论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动窗的设计-毕设论文.doc(32页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、自动窗的设计学 生 姓 名: 指导教师: 合作指导教师: 专业名称: 机械设计制造及其自动化 所在学院: 机械与动力工程学院 2013 年 6 月目 录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 自动窗设计背景11.2 自动窗的工作原理11.3 自动窗的发展现状11.4 自动窗的发展趋势21.5 主要研究内容2第二章 总体设计方案的选择与论证32.1 控制系统设计方案的选择与论证32.2 系统方案52.3 机械传动系统方案的选择5第三章 控制系统详细设计73.1 硬件介绍73.2 单片机控制电路163.3 直流电机的接口电路设计163.4 光电耦合电路18第四章 机械部分具体设计194.1
2、 直流电机的选择194.2 主动轴的设计194.3 部分零部件件的二维及三维图21第五章 结论与建议245.1 结论245.2 建议24致谢25参考文献26附录27大连海洋大学本科毕业设计 摘要- 0 -摘要随着科技的不断发展,自动窗在人们日常生活中越来越得到了广泛的应用,同时人们对其安全性及各方面的性能的要求也越来越高。自动窗是随着人们对生活条件的不断追求,科技的不断发展应运而生的高科技产品。本设计中机械系统部分,采用直流电机驱动带转动,窗体体挂接在同步带上。当带转动时,带动窗体动作,实现开关。控制系统部分使用光敏电阻和雨水传感器作为感应器,检测到光线强弱及雨水变化时,将其转化为电信号,传给
3、单片机。通过单片机控制直流电机,驱动传动机构,实现窗的自动开关。关键词: 自动窗,单片机,传感器。IAbstractWith the continuous development of science and technology, automatic window in Peoples Daily life interrupts a wide range of applications, its security and the properties of the demand is higher and higher. The automatic window is with people
4、 living conditions for the pursuit of science and technology, the development of high-tech products. This design use dc motor drive the ribbon running, by joining on the synchronous belt, the window can open and close automatically.In the control system, the inductor that this design using are photo
5、resistance and rain sensor, when light and rainwater change, detection to human radiation of the infrared ray energy change turn it into electrical signals, to micro controller. DC motor as the window drive device. By the single-chip microcomputer controlling DC motor, and the DC motor driving trans
6、mission machine. the window open and close automatically.II大连海洋大学本科毕业设计 第一章 绪论Key words: automatic window, microcomputer ,sensor.- 1 -大连海洋大学本科毕业设计 第一章 绪论第一章 绪论1.1 自动窗设计背景窗户是我们生活中必不可少的房屋设计,他不仅能够采光而且可以使室内空气流通,如果室内的通风条件不好,空气流通不顺畅,不但会影响我们的心情,更容易滋生病菌,危害人类的健康,可见窗户可以给人类的生活带来了极大的方便与好处。随着科技及电子技术的发展,光控及湿度控制系统
7、设计可以给人们的生活带来了很大的方便。为了保证日常生活环境的舒适,关键就是解决室内的通风问题。但通常的方法就是通过人工的去实现开关,然而问题就是人不是时时刻刻都能记得窗户的开关,自动窗却可以。不仅这样本设计还能自动改善室内空气。因此,本设计物美价廉、方便快捷。1.2 自动窗的工作原理自动窗的控制由驱动部分和传感器两部分组成,城市里大楼的窗户之多有成百上千个,如果在窗户上添加一个雨水传感器和光敏电阻,用于检测外界的天气状况,并在每个窗户旁安装上直流电机与滑轮皮带机构,传感器将检测到的光强度及天气的湿度状况信息传送到单片机上,通过单片机向直流电机发送信号,电机得电后转动,带动电机上的皮带,再通过皮
8、带拉动窗户从而带动窗户的关闭与开启,就可自动保证室内良好的通风和防潮。1.3 自动窗的发展现状随着国民经济的不断增长与生活水平的 不断提高,我国对建筑节能的需求和认识在逐步提高,并已从无认识无法规的阶段逐步进入了高度重视与分布明确实施的法规化阶段,1996年颁布的民用建筑 节能设计标准要求建筑节能指标提高50%,1997年颁布的国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年规划纲要规定新建节能建筑和既有住宅节能 改造工程必须使用节能窗,优先使用塑料窗,建设部、国家经贸委、质量技监局、建材局文件,建住房1999295号关于在住宅建设中淘汰落后产品的通 知中明确指出“积极开发生产、推广应用木塑复合窗
9、、钢塑复合共挤节能保温窗及隔热保温型铝合金窗等新型节能窗”。以及其它建筑节能法规的颁布实施,表明 建筑节能的更进一步发展,已经成为我国经济技术发展中的一项重大举措。 在我国的建筑门窗产品市场上,铝门窗产品占的比例最大,为55%;其次是塑料门窗,占的比例为35%;钢门窗产品有6%的份额;其它材料的产品占了剩余的4%。我国金属门窗拥有巨大的市场和广阔的发展空间。建设情况通报建设部办公厅2000年2月18日第四期有数字显示:从1996年到1998年,每年分别建成城乡住宅12.22亿、12.75亿平方米,我们在2001年2010年间,按全国新建住宅及旧房改造每年需要12亿平米的建筑面积,建筑门窗量按2
10、0%计算,每年需要的门窗总量约为2.4亿平米,铝合金门窗量约9000万-1.3亿平米,塑料门窗量约3600万-7200万平米,其他为铝木复合窗,木窗,钢窗等。隐形纱窗约占门窗总量的41左右,约为6000万平米,可见需求之大。在近年的几年来,欧洲、北美、日、韩地区,住宅窗体产品启闭方式已开始向自动化方向发展。如德国的诺托、意大利的图兰朵、韩国的LG等,均有自动化窗体生产。在中国,自动窗正在逐步为人们所重视,不仅各种进口的自动窗和自动开窗器出现在中国的市场上,而且以天韵自动窗为代表的具备完全的自主知识产权,技术先进,功能完善的国产自动窗逐步成为国内市场的主体,越来越多的自动窗体被应用到各种建筑当中
11、。由于自动窗是刚刚发展起来的新产品,还没有形成成熟、稳定的行业,尚未形成统一的行业标准和规范,因此目前市场上的自动窗产品在各个方面的差异非常大,多数产品还不能算是成熟、完善的自动窗。1.4 自动窗的发展趋势进入21世纪以来,人类在不断的通过自动化来代替人工操作,而自动窗就是其中之一,对于高楼而言,自动窗不仅解决了自然因素对室内的影响,而且省时省力,最主要的是安全,。人有疏忽大意的时候,可是机器不会,一个很好的机器可以保证在合适的时候为我们做出正确的选择,自动窗可以根据天气状况为我们营造舒适的室内环境,对我们的身心健康有积极的帮助。因此自动窗将越来越多的被人们所接受,而自动窗系统也将越来越多的应
12、用于其他的领域,使得它有一个良好的发展前景。在不久的将来,自动窗控制室内环境也许已经不能让人满足,将集结合美观,安全等于一体,在众多的盗窃案件中,有很多就是通过窗户进入的,那么完全可以设计一个自动防盗装置,报警装置,那时自动窗将欲来越多的走进人们的生活,种种优势注定自动窗越来越智能。1.5 主要研究内容 本设计的主要是针对窗户的安全性、以及窗户的人性化进行研究,通过充分利用传感器与单片机结合,设计一个自动检测天气并自动开关窗实现保持室内环境舒适的功能。- 2 -大连海洋大学本科毕业设计 第二章 总体方案的选择与论证第二章 总体设计方案的选择与论证2.1 控制系统设计方案的选择与论证自动窗控制系
13、统有许多特点: 总体上可以分为价格和结构两方面,自动窗不但结构简单,更是价格低廉。一般情况下,自动窗是以直流电机作为动力的,其它类型的自动窗和这种自动窗相比结构都比较复杂,价格也相对较高。本设计的一个主要优点就是可靠性较高,应用了光敏传感器与雨水传感器,在+12V电压下便可以工作,所以完全可以用蓄能电池作为其备用电源,进一步的提高了其可靠性,对于那些位置较高、不方便手动开关的外窗来说,实用性更好。但是因监测系统会受到外界各种因素的干扰所以会产生较大的偏差;又由于检测环境的复杂、以及各种干扰的影响,检测系统的稳定性和可靠性均会有不同程度的下降。2.1.1 光强传感器选择方案一:采用光敏电阻。光敏
14、电阻为了能更好地吸收光一般情况下制成薄片状结构。光线的强弱与电阻的大小相关联。当光线较强时,半导体内原来处于稳态的电子因吸收了能量而被激发为自由电子。光照的强度越大电阻值就越小是总所周知的;相反,光照的强度越弱电阻值越大。光敏电阻是人类充分利用内光电效应的原理研制出来的一种电子器件。一般情况下,都是将光敏电阻的电极做成梳妆图案似的以提高其灵敏度。光敏电阻除了具有灵敏度高、反应快等优点外,在高温、多湿等等的恶劣环境下,依然能够稳定、可靠的工作。方案二:HA2003光照传感器。HA2003是一种把光信号转化为电信号然后再经调理电路的调节将该电压值转化为02V或420mA的光电转换模块。HA2003
15、传感器不但具有耐腐蚀,响应速度快(1s的优点),而且还可以选用电压或电流作为输出。长距离传输时具有较强的抗干扰能力,量程为20020万lx 误差为7%但是价格昂贵。综上可知:由于光敏电阻随光照强度的变化其阻值随之而改变,又因它响应速度较快,灵敏度高,价格低廉而得到广泛的应用。所以,选用方案一较好。2.1.2 湿度传感器的选择方案一:采用HOS-201湿敏传感器。0100%RH是它所能够测量的范围的宽度, 050也就是要求他的工作温度范围是在这个区间的,一旦超过了这个区间,那么他的性能就有可能发生很大的变化,阻抗在75%RH(25)时的阻值为1M的高湿度开关传感器。传感器是用于控制开关的传感器,
16、但它不能检测宽带带宽范围内的湿度,因此,它主要用于判断规定值以下或以上的湿度电平。方案二:采用HS1100/HS1101湿度传感器。这种传感器跟一个电容的性能差不多它的值都会因为一些因素的变化而发生变化,随空气湿度的增大其所测量的值随之而增大。1%100%RH是它能够检测的湿度的范围; 16pF 200pF是它的电容量的变化区间就这么大,误差范围是2%RH这么大;从这个角度来看它的灵敏度还是挺高的。响应时间则小于5S;温度系数为0.04Pf/。方案三:采用圆盘状的雨水传感器。圆盘状的雨水传感器的正反面上均印有两条平行的螺旋状的铜线,当外界下雨时,传感器上会有积水,该传感器的阻值会下降到很小很小
17、,这样单片机就会收到一个低电平的信号,改传感器就是利用这个低电平的信号控制电动机的运转情况。从上面的一些方案可以看出来虽然说这三种方案都能够满足我们设计的一些要求,但是综合比较可以发现还是第三种方案是最划算的,因为第三种方案不但结构简单,反应灵敏更重要的是价钱相对于另两种两个来说较低;而方案二中的传感器要用到振荡电路,不但电路的设计相对较为复杂,而且其抗干扰能力较差。综合各种原因选用第三种来作为本次设计的雨水检测系统的传感器。 2.1.3 主控方案的选择方案一:采用单片机主控方案。采用集成的单片机主控,通过光照传感器和雨水传感器,将结果传送到单片机控制的主控器。方框图如下图1所示光敏电阻和雨水
18、传感器单片机主控制器 图1 单片机主控方案框图方案二:采用PC机主控方案。如下图2所示: 当采用PC机作为主控制器时,光照信号和雨水信号的处理过程同上一方案相同,但采用鼠标代替键盘方式,如果使用PC机作为主控器,必须有相应的配套软件与之相适应,这就增加了编程的难度,PC机主控方案的框图如下:光强传感器和雨水传感器A/D转换器单片机控制的检测系统PC机主控器人机接口接口图2 PC机主控方案框图综上可以清楚的看出方案一简单明了,设计过程简单,控制方便,因此选用第一种方案。2.2 系统方案综上所述,光强传感器采用第一种方案,湿度传感器采用第三种方案,主控部分采用第一种方案。根据所设计的任务和要求,控
19、制器采用单片机STC89C52RC,光强传感器采用光敏电阻,湿度传感器采用雨水传感器,系统设计方框如如图所示:晶振电路复位电路STC89C52RC雨水传感器光敏电阻直流电机驱动模块光电耦合器控制电路图3 系统总体方案设计2.3 机械传动系统方案的选择机械传动系统的工作原理:由电机拉动皮带再通过连接件拉动窗户右半叶,从而实现窗户的开关。机械系统组成:电机、主动轮、从动轮、皮带、连接件、窗体。因为窗体是日常生活中常见的铝合金窗体,电机用的是12V直流电机驱动,所以这样的设计不仅简单而且实用,成本低,能够普遍的应用于生活当中。1.从动轮 2.窗体左半叶 3.窗体右半叶 4.连接件 5.主动轮图4 机
20、械传动方案示意图- 6 -大连海洋大学本科毕业设计 第三章 控制系统详细设计第三章 控制系统详细设计3.1 硬件介绍3.1.1 STC89C52RC单片机的结构9(1) 特征STC89C52RC集中了其他众多单片机的优点于身上,比如集中了FLASH程序的编程和在线编程之类的东西,这就使得低价位的单片机取代高价位的应用在各种控制领域。 STC89C52RC单片机具有低功耗和高性能等优点,广泛应用于可用干电池供电的系统的便携式产品的设计中。主要特性如下:1. 2*8位内部RAM数据存储空间,8K字节的可重擦写Flash闪烁内存,内带2K字节的EEPROM存储空间;2. 其工作频率范围为:040MH
21、z,相当于普通8051单片机的080MHz。3. 32根可编程I/O线;4. 共6个中断源,其中外部中断源两个;5. 其工作温度范围:-40+85; 由于该设计需要将编写好的编写程序下载到单片机中,所以要求单片机必须具有足够的存储空间,它具有8K字节的Flash完全能满足要求。32位的I/O口线能够使单片机与光敏电阻、雨水传感器、键盘电路、按键电路和直流电机等的连接变得可能。16位的定时器使读取数据变得更加简单,同时该结构不但有利于晶振电路及复位电路的连接,它还能够在断电状态时保存RAM内的数据。把它跟80C51单片机作比较的情况下,它的优点就更多了因为它可以省下一笔买烧写器的钱这样的话就比较
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动 设计 论文
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。