智能晾衣架控制电路设计--毕业设计

信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 智能晾衣架控制电路设计专业:班级: 班学号: 23姓名:指导教师:二00九年十二月十日目录摘要................................................. 错误!未定义书签。

第1章绪论............................................ 错误!未定义书签。

晾衣架概述........................................ 错误!未定义书签。

设计目的与意义.................................... 错误!未定义书签。

设计要求及内容.................................... 错误!未定义书签。

第2章系统方案........................................ 错误!未定义书签。

电源设计方案...................................... 错误!未定义书签。

收衣晾衣方案...................................... 错误!未定义书签。

方案的确定........................................ 错误!未定义书签。

第3章单元电路设计.................................... 错误!未定义书签。

电源电路的设计.................................... 错误!未定义书签。

收衣晾衣传感器及信号处理电路的设计................ 错误!未定义书签。

单稳态触发电路的设计.............................. 错误!未定义书签。

555定时器 .................................... 错误!未定义书签。

单稳态延时电路原理图.......................... 错误!未定义书签。

单稳态延时电路工作过程........................ 错误!未定义书签。

正反转驱动控制电路的设计.......................... 错误!未定义书签。

第4章电路的仿真...................................... 错误!未定义书签。

雨天收衣电路的仿真................................ 错误!未定义书签。

晴天晾衣电路的仿真................................ 错误!未定义书签。

总结................................................. 错误!未定义书签。

参考文献............................................ 错误!未定义书签。

附录1 雨天智能晾衣架电路原理图 ........................ 错误!未定义书签。

附录2 晴天智能晾衣架电路原理图 ........................ 错误!未定义书签。

摘要本设计介绍了一种能够识别晴雨天气，自动实现收晾衣服功能的智能晾衣架。

该智能晾衣架能有效的避免在下雨时衣服无人收起而被雨淋湿；或在阳光强烈时，衣架能自动伸出接受阳光的充分照射。

电路部分通过传感器获得感应信号，控制触点开关的闭合或断开，进而控制电机的正反转，起到自动收晾衣服的作用。

该智能晾衣架设计简单，在电路设计上很有创新意义，制作成本较低，实用价值较高，且使用方便，性能可靠。

关键词晾衣架；智能；自动收回；自动伸出第1章绪论晾衣架概述“晾衣架”一般指“升降晾衣架”，分手动、电动两种。

手动（手摇）较为普及。

电动之所以未能普及推广，这是由于整个行业技术上的不成熟以及售后服务的局限——毕竟是镶在天花板上，不像小家电一样容易搬移去维修保养。

因而目前，还是手动（手摇）为市场的主导。

“晾衣架”是中国一大特色产品，该行业形成至今也就近十年时间，从开创至今技术不断改进和变革，其基本组成为：手摇器（负责升降、自锁），钢丝，转向器，顶座，晾杆，衣架。

手摇器是晾衣架的核心部件，相当于汽车的发动机，由最初“恋衣”的塑料手摇器，到“好太太”的“全金属”手摇器，材料、结构、款式的不断推陈出新，但质量依旧没有大的突破，晾衣架维修率依然集中在手摇器这个关键部件。

手摇器质量依旧是行业最关注的焦点。

直至2007年“居博士”首家推出一款质量保用五年的手摇器，给行业一颗定心丸。

该款手摇器具备行业前所未有的六大特点，因质量稳定，其结构开始被行业众多厂家纷纷效仿，成为典范！晾衣架不仅仅是一个装饰品，更是一个功能性的产品。

目前晾衣架的“功能”已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个“行业”。

如果说“恋衣”是这个行业的开创者将行业开端，“好太太”是成功的包装营销商将行业推开，那么“居博士”则独竖一帜：回归产品本身——走质量、特色路线：不断改良、创新，引领行业重新重视质量。

实用的产品，质量才是永恒的。

只有质量被大众接收，行业才可持续健康发展。

换言之，只要功能、质量普遍被认可，晾衣架将会成为居民生活一个必需品。

随着社会的发展，科学的进步，以上所述的传统的升降晾衣架已经不能满足人们的需求。

假如住户是双职工，或者住户有事在外，那么如果下雨或者夜晚，传统升降晾衣架就做不到使晾晒在室外的衣物避雨、避露水的功能。

每当下雨的时候，恰好不在家，衣服却晾在阳台上，这时候，假如有一台智能型的晾衣架，它能够自动识别晴天和雨天，太阳出来时为我们自动晾衣服，下雨时自动为我们收衣服，一切都智能为我们服务，那我们是不是省去了很多工夫呢设计目的与意义1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法及设计步骤，培养综合设计能力。

2．进一步了解智能晾衣架的组成框图和各个单元电路的工作原理及相互联系。

3．掌握单稳态触发器的工作原理和各元器件的功能。

4．锻炼自己对所学理论知识和技能的综合运用能力。

5．本文设计的智能晾衣架解决了衣物晾在户外，遇下雨不能及时收进和天气转晴不能自动晾出的后顾之忧，具有很高的实用价值。

设计要求及内容1．设计要求（1）电路要能够识别晴雨天气，自动完成收晾衣的目的。

（2）设计电路结构，画出电路的总体框图，选择电路中所需元件，画出实用整机原理电路图。

2．设计内容主要设计一个智能晾衣架的内部电路，其设计内容主要包括一下几个部分：（1）方案论证及系统框图；（2）单元电路设计；（3）电路仿真。

第2章系统方案电源设计方案1．电源方案一：图2-1 电源方案一框图该方案的设计方框图如上所示，将220V/50Hz变成整流滤波所需大小的交流电，然后再将交流电变成单项脉动直流电，再减小单项脉动直流电的脉动成分，最后得到平滑滤波的直流电的纹波成分，使输出为+5V平稳的直流电。

但由于交流电网输入电压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此在本直流电源中增加稳压电路以确保设备的正常工作。

2．电源方案二：图2-2 电源方案二框图该方案的设计方框图如上所示，该设计与方案一的设计只有第二步不同，其余步骤都相同。

方案一中整流部分选用的是桥式全波整流，而该方案则选用半波整流。

综上所述，两种方案比较，全波整流的输出是交流输入电压的倍，效率高，直流电压平稳，能充分利用变压器的功率。

半波整流虽然所需原器件较少，电路简单，但输出是交流输入的倍，效率低，使变压器的功率不能充分利用，故电源部分的设计采用方案一。

收衣晾衣方案1．收衣晾衣方案一：图2-3 收衣晾衣方案一框图由雨滴传感器控制电路、光敏传感器控制电路经集成运放产生的数字信号，经单片机的输入口输入给单片机。

单片机经分析处理后所得到结果，从单片机输出引脚输出相应的信号，从而控制电动机正反转。

2．收衣晾衣方案二：图2-4 收衣晾衣方案二框图由雨滴传感器控制电路、光敏传感器控制电路经集成运放产生的信号，经555单稳态触发器分析处理后，控制触点开关的闭合或断开，进而控制电机正转，自动实现收衣晾衣动作。

综上所述，两种方案比较，在功能方面两者都能实现电机正反转，从而实现收衣晾衣功能。

方案一主要通过单片机硬件电路来实现，该方案的稳定性高，但是引脚繁多，过于复杂化。

方案二通过555单稳态触发器来实现，元器件少，稳定性高，容易实现，故收衣晾衣部分的设计采用方案二。

方案的确定通过分析论证，为了使该设计电路简单明了，功能可以得到更好的实现，电源部分的设计选则方案一，其效率高，直流电压平稳，能充分利用变压器的功率。

而收衣晾衣部分的设计则选择方案二，其元器件少，且稳定性高，容易实现。

该设计的整体设计框图如图2-5所示。

图2-5 整体框图当雨天或晴天时，湿度传感器或光敏传感器获得信号，并将信号传送给运放，运放输出低电平，经过555单稳态触发器，输出高电平，高电平信号被送到驱动控制电路，从而控制电机正反转，使晾衣架自动伸缩，实现自动收衣晾衣功能。

第3章 单元电路设计电源电路的设计该直流稳压源电路实现的是+5V 的电压输出，原理图如下所示：图3-1 直流稳压源电路图 交流电经过降压，整流，滤波可以得到比较平滑的直流电，但由于交流电网输入电压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此在本直流电源中增加稳压电路以确保设备的正常工作。

在连接电路中，需要在变压器的副边接入保险丝FU ，以防电路短路损坏变压器或其它器件，其额定电流要略大于Iomax ，选FU 的熔断电流为1A 。

整个电源电路结构形式为220V 电压经过9V 的变压器输入桥式整流电路中，使得我们的交流电变成了不稳定的直流电，后经几个极性电容滤波使不稳定的直流电变成比较稳定的直流电，在接入到三端稳压器LM7805输入端，稳压器内部含有过流、过热保护电路。

并且LM7805输出固定的+5V 直流电压供后面的负载使用。

其各部分波形图如图3-2所示；图3-2 波形图变压整流滤波稳压收衣晾衣传感器及信号处理电路的设计雨天智能晾衣架电路中，传感器集成运放电路是由湿度传感器以及一个集成运算放大器构成，其中M代表湿度传感器，当下雨时，M遇水就导通，使运放U1输出低电平。

电路图由图3-3所示。

图3-3 湿度传感器集成运放电路图晴天智能晾衣架电路中，传感器集成运放电路是由光敏传感器以及一个集成运算放大器构成，其中R4为光敏传感器（光敏电阻），电位器RP2用于调节光敏电阻的灵敏度，当阳光充足时，光敏电阻阻值下降，使运放U3输出低电平。

电路图如图3-4所示。

图3-4 光敏传感器集成运放电路图单稳态触发电路的设计单稳态触发电路由一个555芯片构成单稳态触发器来控制，单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。