课程设计说明书---自动擦鞋机的设计

XX大学XX学院课程设计任务书

目录

第1章绪论 (1)

1.1 设计背景 (1)

1.2 设计的主要任务 (1)

第2章总体方案设计 (2)

2.1 设计原理 (2)

2.2 方案设计 (2)

2.2.1 结构方案设计 (2)

2.2.2 控制系统方案设计 (2)

第3章结构设计 (4)

3.1 XXXXX (4)

3.2 XXXXX (4)

3.2.1 XXXXX (4)

3.2.2 XXXXX (4)

第4章控制系统设计 (6)

4.1 控制原理设计 (6)

4.2 硬件部分设计 (6)

4.3 软件部分设计 (6)

第5章软硬件调试 (7)

5.1 硬件调试 (7)

5.1.1 电源电路的调试 (7)

5.1.2 红外发射与接收电路的调试 (7)

5.1.3 控制电路的调试 (8)

5.1.4 电机驱动电路的调试 (9)

5.2 软硬件联调 (10)

5.3 指标调试及结果 (11)

课程设计心得 (12)

参考文献 (13)

附录1 (15)

附录2 (16)

附录3 (17)

第1章绪论

1.1设计背景

随着信息技术的普及和发展，尤其是跨入2000年后，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、安全防范、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。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。它在一块芯片内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，其内涵随着单片机的发展而发展。

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。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。

1.2设计的主要任务

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2章总体方案设计

2.1设计原理

该自动擦鞋机的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2-1所示。

图2-1 实物图

2.2方案设计

2.2.1结构方案设计

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2-2所示。

输入控

制

系

统

输

出

图2-2 一般框图

2.2.2控制系统方案设计

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3章 结构设计

3.1 XXXXX

低压线性稳压电路基本上由四部分组成。

3.2 XXXXX

3.2.1 XXXXX

电源电路原理图如图3-1所示。

LED

图3-1 电源电路原理图

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。

为了得到平滑的负载电压，一般取τd 如式(3-1)所示

()2

5~3d T RLC ≥=τ (3-1) 式中 T 为电源交流电压的周期。

在整流电路的内阻不太大（几欧）和放电时间满足上式的关

系时，电容滤波电路的负载电压V L 与V 2的关系如式(3-1)所示，约为

V L =（1.1~1.2）V 2 (3-2)

总之，电容滤波电路简单，负载直流电压VL 较高，纹波也

较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。

3.2.2 XXXXX

红外技术是现代物理和电子学的一部分，它包括电磁波红外