基于-单片机自动擦鞋机

基于单片机的自动擦鞋机

序言

随着信息技术的普及和发展，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的各行各业和人们日常生活的方方面面，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、家用电器控制及日常生活（如自动擦鞋机、节水节能控制、红外医疗与美容、智能玩具、空调等）各个方面都得到了广泛的应用。[13]单片微型计算机又称嵌入式微控制器，是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件。它在一块芯片集成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。20世纪80年代以来，国际上单片机的发展很快，世界上著名的半导体厂商都有它的单片机系列产品，单片机的应用不断深入到国民经济各个领域，处处可以看到电脑型的电子产品。单片机的应用技术是一项新型的软硬件工程技术，其涵随着单片机的发展而发展。[7] 在现实生活中，擦鞋是每家每户生活中必不可少的一部分，但擦鞋又是一件比较烦琐的事情。每当出门时看见鞋子上有很多灰尘，比较脏，如果只是稍微擦一下又擦不干净，跟没擦差不多，但如果仔仔细细的擦一下的话又很费时间，而且还容易弄脏自己的手和衣物。如何让擦鞋变得既省时又省力呢？基于单片机的自动擦鞋机就能为我们解决这个问题。本擦鞋机是采用红外线发射、接收、集成电路控制的新一代电器产品，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。还有语音提示，数码管显示时间，甚至还可以听取音乐。您要做的就是把脚伸进擦鞋机，其他的事情全部由它来完成。适合企事业单位办公室、家庭等小型服务场所。

如果鞋已久未护理、干裂、泛白，可把脚移到油嘴处，用鞋把嘴滚珠轻轻托起，油便自行注到鞋面，涂多少自定，再放到抛光轮上抛光即可。鞋离开后20秒自动停止工作。1. 进门免戴鞋套、不用换拖鞋、将尘土和病毒拒之门外 2. 快速方便的清洗鞋底、鞋面、侧面 3. 解决雨天鞋底泥水带入室的烦恼 4. 解决了购买大量拖鞋而占用室空间的问题 5. 减轻了清洁地板的劳动强度 6. 避免换鞋处各种鞋子发出

的呛人气味，改善室空气质量。

本设计应用单片机设计一个自动擦鞋机。基于单片机的自动擦鞋机的硬件构成包括变压器、稳压集成模块7805、红外发射与接收管、AT89C2051芯片、L293D芯片等组成的电源电路、红外发射与接收电路、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的正常运行，是整个系统的核心。该系统主要通过红外发射与接收电路检测信号，运用单片机的运算和处理能力来实现擦鞋机的转动，并通过显示电路显示其工作状态。

第1章擦鞋机的概述

1.1结构

本设计是由单片机系统控制电路、电源电路、红外发射与接收电路、电机驱动电路、显示电路和外壳组成。本设计的结构实物图如图1-1所示。

图1-1 实物图

1.2原理

基于单片机的自动擦鞋机主要由输入、控制系统和输出三部分组成。输入部分主要包括电源电路和红外发射与接收电路；控制系统部分主要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的核心；输出部分由驱动电路组成。基于单片机的自动擦鞋机主要通过红外发射与接收电路检测信号，运用单片机的运算和处理能力来实现擦鞋机的转动，并通过显示电路显示其工作状态。该系统电路的一般框图如图1-2所示。

图1-2 一般框图

1.3设计方案

方案一：采用各类数字电路来组成擦鞋机的控制系统，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的扩展，对各路信号处理比较困难。

方案二：采用AT89C2051单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管以及接收管组成简易的遮挡式红外发射与接收电路，将感应到的红外信号通过三极管的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，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。

比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。

第2章基于单片机的自动擦鞋机的硬件电路设计

2.1硬件电路概述

基于单片机的自动擦鞋机是用红外线发射与接收电路进行启动的，通过单片机技术编写出必要的软件程序进行控制，形成单片机系统控制电路。再由其控制电路对电机驱动电路进行控制，驱动两个电机的转动，同时显示电路显示擦鞋机的运行状态，灯亮则擦鞋机正常工作。鞋子擦好后将鞋子拿出来则再由红外线发射与接收电路进行红外线感应，离开15秒后电机自动停止转动，显示电路显示灯灭则擦鞋机停止工作。硬件电路的框图如图2-1所示。

图2-1 硬件电路的框图

2.2各模块设计

2.2.1电源电路

低压线性稳压电路基本上由四部分组成：变压器降压、二极管或桥堆整流、电容或电感滤波、三端稳压块（或稳压电路）稳压，他们之间的组合则可构成一个最基本的，也是最可靠的线性电源电路。电源电路原理图如图2-2所示。

LED

图2-2 电源电路原理图

1、变压器

一般的变压器具有一个初级绕组、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，由于电磁感应的原理，在次级绕组上则有电压输出。

在给变压器的初级绕组通以交流电时，绕组周围会产生磁场，尽管有铁心给绝大部分磁力线构成磁路，但仍有一些磁力线散布在变压器附近的一定空间围。这些磁力线会对附近的电路形成一定的磁干扰，所以一般要给变压器加上屏蔽壳。屏蔽壳不仅可防止变压器干扰其他电器，同时亦可防止其他杂散磁场干扰变压器的正常工作。[15]

2、整流电路

整流电路是由四个型号为IN4007的整流二极管构成桥式整流电路而形成的。它的作用是将经变压器降压后的交变电压通过二极管变为单向的脉动电压[15]。

3、滤波电路