智能晾衣架控制电路设计（程序仿真+电路图+任务书+说明书）.doc

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，进而控制电机的止反转，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摘要 1第1章绪论 21.1 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 21.2设计目的与意义 31.3设计要求及内容 3第2章系统方案 42」电源设计方案 42.2收衣晾衣方案 52.3方案的确定 5第3章单元电路设计 73」电源电路的设计 73.2收衣晾衣传感器及信号处理电路的设计 83.3单稳触电路的计 8331 555定时器 93.3.2单稳态延时电路原理图 103.3.3 单稳*延时电路—L〕作 1」-禾I:- ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 113.4止反转驱动控制电路的设计 1113••••••• 1 314第4章电路的仿真4.1雨天收衣电路的仿真 4.2晴天晾衣电路的仿真15参考文献 16附录1雨天智能晾衣架电路原理图 17附录2晴天智能晾衣架电路原理图 18第1章绪论1.1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-上”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牛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吋候，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，它能够自动识别睛 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？1.2设计目的与意义1. 学习基木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木方法 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1.3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2.1电源设计方案桥式全波整流集成稳压1.电源方案一：Uo :220V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屯网输入屯 压的波动和电路负载的变化使直流电压不稳定，因此在木直流电源中增加稳压电路以 确保设备的止常工作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0.9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0.45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。

2.2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 岀相应的信号，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二2.3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所示电源•传感器及信号•555单稳态4 rfcl 口々驱动控制1A处理电路•触友电路电路图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3.1电源电路的设计该肓流稳压源电路实现的是+5V的电压输出，原理图如下所示: , LS7805 aVinVoutFUZKd1 ZSd2DNGClC3二 ^~C2C4 +5VZSd3 ZKd4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巾加ax,选FU的熔断电流为lAo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，后经儿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；变压图3-2波形图稳压3.2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R1 R1U1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3.3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在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂 稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决 于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关由于单稳态触发器具有这些特点，常用来产生具有固定宽度的脉冲信号按电路结构的不同，单稳态触发器可分为微分型和积分型两种，微分型单稳态 触发器适用于窄脉冲触发，积分型适用于宽脉冲触发无论是哪种电路结构，其单 稳态的产牛都源于电容的充放电原理用555定时器构成的单稳态触发器是负脉冲触发的单稳态触发器，其暂稳态维 持时间为TW=1.1RC (3-1)仅与电路本身的参数/?、C有关3.3.1 555定时器1. 电路组成"cca)555内部结构图GND 18#ccTR 27 DOUT555OUT 36 THR45 CO555芯片的内部电路如图所示，它由三个阻值为5KQ的电阻组成的电阻分压 器、两个电压比较器0和C2、基木RS触发器、集电极开路的放电三极管VT以及缓 冲器等组成。

b)555管脚图图3-5 555定时器(1)屯阻分压器由三个5KQ的电阻R组成，为电压比较器C/和C2提供基准电 压2)电压比较器由C,和C2组成，当控制电压输入端CO悬空时，G和C2的基 准电压为别为2/3Ucc和l/3Vc(?oC/的反相输入端TH称为555的定时器高触发端，C2的同相输入端冠称为555 定时器的低触发端3)基本RS触发器基本RS触发器由两个与非门G］和G2构成比较器G的输出作为置0输入端， 若C,输出为0,则Q=0；比较器C2的输出作为置1输入端，若C2输出为0,则"1斥是定时器的复位输入端，只要斥=0,定时器的输出端OUF则为0,正常工作 时，必须使尺处于高点平4) 放电管VTVT是集电极开路的三极管，VT的集电极作为定时器的引出端D5) 缓冲器缓冲器由G?和G4构成，用于提高电路的负载能力2. 工作原理斥为置0输入端，当斥=0时，定时器的输出O"为0；当斥=1时，555定时器 具有以下。