【正文】 題目：智能抗風(fēng)廣告牌的設(shè)計 目 錄 1. 引言 .......................................... 1 2. 硬件設(shè)計 ...................................... 2 硬件整體方案設(shè)計 ............................. 2 電源模塊 .................................... 3 單片機最小系統(tǒng)模塊 ........................... 5 單片機 MK60DN512VLQ10 ...................... 5 單片機最小系統(tǒng)電路 ........................ 5 電機驅(qū)動系統(tǒng) ................................. 7 BTS7970B 電機驅(qū)動芯片 ...................... 7 HD74LS244 三 態(tài)緩沖器 ....................... 8 ............................... 9 370 減速電機 .............................. 10 傳感器的選擇 ................................ 11 風(fēng)速傳感器 ............................... 11 限位開關(guān)傳感器 ........................... 12 鍵盤的設(shè)計 .................................. 13 顯示器 ..................................... 14 散熱器 ..................................... 14 廣告牌機械系統(tǒng) .............................. 15 廣告牌的設(shè)計原理及使用說明 ............... 15 廣告牌的機械原理 ......................... 15 廣告牌框架結(jié)構(gòu)參數(shù) ....................... 16 3. 軟件設(shè)計 ..................................... 17 總體程序流程圖 .............................. 17 程序設(shè)計 ................................... 18 4. 系統(tǒng)及實物調(diào)試 ............................... 25 5. 總結(jié) ......................................... 26 參考文獻 ........................................ 27 附圖 ............................................ 28 1 智能抗風(fēng)廣告牌的設(shè)計 摘要： 本次設(shè)計做的是基于單片機控制的智能抗風(fēng)廣告牌。該廣告牌主要由JLFS2 風(fēng)速傳感器， MK60DN512ZVLQ10 單片機核心板， E18D80NK 漫反射式紅外光電開關(guān)， BTN7971B 電機驅(qū)動模塊，電源模塊， 370 減速直流電機，廣告牌框架 等組成。當(dāng)風(fēng)速傳感器檢查到有廣告牌承受不住的認為設(shè)置的風(fēng)速時，把此信號傳給單片機，由單片機處理后啟動電機，收起廣告牌。當(dāng)紅外開關(guān) 1 檢測到廣告牌已收完時，把此信號傳給單片機，經(jīng)單片機處理后，控制電機使其停止。當(dāng)風(fēng)速傳感器檢測到強風(fēng)已過后，把此信號傳給單片機處理，單片機控制電機驅(qū)動，啟動電機，展開廣告牌，當(dāng)紅外開關(guān) 2 檢測到廣告牌已展開完，把此信號傳給中央處理器，經(jīng)過處理后控制電機停止。經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)今很多廣告牌遇到強風(fēng)，損失慘重。經(jīng)試驗，本廣告牌可以很好地實現(xiàn)廣告牌的收放，減少了很多的損失與浪費。 關(guān)鍵字：智能；抗 風(fēng)；廣告牌； MK60；風(fēng)速傳感器 2 The design of intelligent wind billboards Abstract： The design in my paper is a intelligent windresisted billboard based on the single chip processor billboard is consist of many parts,such as JLFS2 wind speed sensor, MK60DN512ZVLQ10 MCU core board, E18D80NK infrared diffuse reflection switch, BTN7971B motor drive module, power module, 370 direct current slowdown motor , billboard framework ,and so design principle is when the wind speed sensor induct the wind speed is too much stronger than a artificial setting,this signal pass through the single chip. After processing by singlechip microputer,the motor start operating ,and then the billboard would be folded .As the infrared switch 1 receive the signal that the billboard has folded pletely and transmit it to single motor stop working after date the same principle ,when wind speed sensor induct the gale has passed away,the signal will also pass through the single chip microputer which control the motor doing this the billboard will expand with the motor begin operate .As the infrared switch 2 receive the signal that the billboard has expanded pletely and transmit it to single motor stop working after dealing with date .According to a survey,there suffer great losses on billboard when meet powerful repeat testing, my billboard cut down something unnecessary loss with the function of folding freely. Key words: intelligent 。 Windresisted。 Billboard 。 MK60； wind speed sensor 3 1. 引言 廣告牌的發(fā)展經(jīng)歷了一個悠久的過程。從最開始的一根竹竿上綁一塊布插在自家店鋪門前到后來的木框式廣告牌再到鋼結(jié)構(gòu)廣告牌，然后是現(xiàn)在普遍使用的LED數(shù)字廣告牌，人類一直在努力探索廣告牌的最佳形式，因為隨著商業(yè)時代的發(fā)展，人們深知廣告對商品推廣的重要性。雖然廣告行業(yè)已經(jīng)步入網(wǎng)絡(luò)數(shù)字時代，但戶外廣告牌仍有著不可或缺的重要性。 我們在高速公路、工業(yè)園區(qū)的出入口處，郊外的空地上，隨處可見高高聳立的廣告牌。目前市場上多采用傳統(tǒng)鋼式框架戶外廣告牌，其優(yōu)點是打出的 廣告能迅速進入人們的眼簾，達到推廣商品的目的。但其缺點也顯而易見。首先，傳統(tǒng)鋼式戶外廣告牌笨重而龐大，需要很多鋼材，還要占用大量土地，嚴重影響城市景觀；其次，廣告牌的維修更換很困難，高空作業(yè)非常危險，許多廣告牌建好以后就任其存亡；最后，此種廣告牌的抗風(fēng)能力很差。在臺風(fēng)多發(fā)的季節(jié)或地區(qū)，很難抵御強風(fēng)，報紙上經(jīng)常報道廣告牌倒塌事故。因為它的結(jié)構(gòu)堅硬且龐大，遇強風(fēng)后倒塌砸傷砸死路人和損壞房屋的現(xiàn)象比比皆是。因此，傳統(tǒng)鋼式戶外廣告牌已經(jīng)滿足不了人們的需求。 于是，有人提出了一種采用電網(wǎng)供電的抗強風(fēng)廣告牌。其原理是將 廣告牌的板面分割成幾個展板，每個展板由電機控制。當(dāng)強臺風(fēng)來襲時，由氣象臺將信息傳輸?shù)綇V告牌上的信息接收處理裝置，調(diào)整各子展板的迎風(fēng)方向角，盡可能減小廣告牌迎風(fēng)面積。這種抗強風(fēng)廣告牌，相對于傳統(tǒng)鋼式廣告牌來說，優(yōu)點在于能抵抗一定程度的大風(fēng)。但是它采用電網(wǎng)供電需要消耗大量電能，分割成幾塊展板整體顯示效果差，另外當(dāng)風(fēng)級很大且風(fēng)向不穩(wěn)定時，子展板的迎風(fēng)方向角也是不確定的，所以同樣不能從根本上滿足戶外廣告牌低成本高抗風(fēng)性的要求。 目前還有一種百葉窗式抗強風(fēng)廣告牌。其原理是采用風(fēng)速傳感器測定風(fēng)速，自身判斷風(fēng)力從而帶動廣 告牌牌面的葉片做角度調(diào)整，實現(xiàn)風(fēng)力荷載。同樣存在展板分割成幾塊整體顯示效果差的問題，當(dāng)風(fēng)向不確定時牌面角度調(diào)整同樣不穩(wěn)定，而且因為把廣告牌分成很多子塊，增加了廣告牌損壞的可能性，無法真正實現(xiàn)抗強風(fēng)。 據(jù)此，本課題擬設(shè)計一種智能抗強風(fēng)獨立戶外廣告牌。這種廣告牌可以通過檢測風(fēng)速，當(dāng)檢測到有強風(fēng)來臨時，中控系統(tǒng)控制電機轉(zhuǎn)動，收起廣告牌，當(dāng)檢測到強風(fēng)已過后，把信號傳給中控系統(tǒng)，控制電機，把廣告牌展開，以實現(xiàn)抗 4 強風(fēng)的功能。廣告牌的收放，則是把廣告的一端卷在一根由電機帶動的軸上，電機帶動軸轉(zhuǎn)動，把廣告布卷起。而廣告的 另一端則是放一定中量的軸，以此來增加廣告布的重量，以使廣告展開時更平整一些。此廣告牌不必借助于氣象臺傳輸數(shù)據(jù)，且因為實現(xiàn)的是廣告牌的自動收放，最大程度的減少了受風(fēng)面積，能夠真正實現(xiàn)抗強風(fēng)的目的，展板整體顯示效果好?？蓮V泛應(yīng)用于強風(fēng)多發(fā)地區(qū)、海南及沿海臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，解決戶外廣告牌的安全問題。 2. 硬件設(shè)計 硬件整體方案設(shè)計 本次設(shè)計共有兩大系統(tǒng)，一個是本次設(shè)計的控制系統(tǒng)，一個是廣告牌的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。其中控制系統(tǒng)部分由電源模塊、單片機最小系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊和按鍵模塊等組成 ，如圖 統(tǒng)整體框圖。因為智能抗風(fēng)廣告牌的運行是需要系統(tǒng)電源模塊、單片機最小系統(tǒng)等多個模塊相互結(jié)合、按一定次序穩(wěn)定工作才能讓廣告牌智能識別強風(fēng)的來去及自動收放，以實現(xiàn)智能抗風(fēng)的目的。又由于每個模塊都是不相同的，都有各自的特點，所以這幾個模塊都要有自己的方案。 在當(dāng)今的生活中，到處都能看到電器產(chǎn)品，一個系統(tǒng)要運行，當(dāng)然離不開電源，關(guān)于本系統(tǒng)所需電源，下文再做詳細的介紹。系統(tǒng)要實現(xiàn)廣告牌的智能抗風(fēng)，只能通過風(fēng)速傳感器把檢測到的有強風(fēng)的這一信號發(fā)送給中央處理器，由中央處理器對數(shù)據(jù)進行處理， 以控制電機，才能實現(xiàn)智能收放廣告牌。而廣告牌的收放是否到位，主要靠本系統(tǒng)的兩個 E18D80NK 紅外避障傳感器檢測到的信號來確定。本次設(shè)計的控制系統(tǒng)，以單片機 MK60DN512ZVLQ10 作為中央處理單元，是本次設(shè)計的信息處理中心，是核心部件之一。 BTN7971B 電機驅(qū)動電路是單片機驅(qū)動電機的連接中點，只有通過 BTN7971B 芯片與單片機通訊，將單片機所給信號經(jīng)過處理，才可以驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，同時控制電機正反轉(zhuǎn)也是由單片機發(fā)出信號控制的。為了便于維修人員現(xiàn)場維護，本系統(tǒng)還設(shè)計了顯示部分，使用的是 OLED作為顯示 器。而一個系統(tǒng)，再怎么智能，也需要人工控制的時候，所以本系統(tǒng)還設(shè)計了一個按鍵，以實現(xiàn)系統(tǒng)的手動和自動的切換。因為控制系統(tǒng)模塊多，所需 5 電源也多，避免不了部分器件會發(fā)熱，因此，本人還給系統(tǒng)加了一個散熱扇，用于本給整個控制部分散熱。 當(dāng)然，本次設(shè)計要實現(xiàn)的是戶外獨立廣告牌的智能抗風(fēng)，所以廣告牌的框架結(jié)構(gòu)也是本次設(shè)計的核心部分的之一，它是系統(tǒng)的控制對象。 圖 控制系統(tǒng)整體框圖 電源模塊 在本次設(shè)計中，由于整個系統(tǒng)所需要供電的模塊很多，再考慮到各個模塊對于 電源的需求量的標準不同，電壓的輕微變化都會影響到模塊處理的數(shù)據(jù)的精確度，因此，電源部分還得按每個模塊對于電源的需求標準來做。 本此設(shè)計一共用了兩個總電源，一個是本人利用變壓器和 LM317 自制的由交流 220V 轉(zhuǎn)成的 + 到 +24V 可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，本人購買的變壓器是交流220V， 50HZ 輸入，雙 9V 交流輸出。為了增大調(diào)壓范圍，本人把雙 9V 交流輸出合并起來，變成 18V 交流輸出，我所設(shè)計出的電源的電路原理圖如圖 。另一個是本人之前購買的 12V,1A交流電源。 6 圖 LM317電壓可調(diào)電路原理圖 因為單片機需要的電源是 +，液晶顯示