【文章內(nèi)容簡介】 使用的是 +5V 作為額定電源電壓。該芯片主要起到保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片BTN7971B 的作用。 表 244 電氣特性的典型值表 表 SN74LS244 引腳的屬性 表 SN74LS244 的邏輯功能 輸入 輸出 G A Y L L L L H H H X Z 型號(hào) tPLH tphl PD 54LS244/74LS244 12ns 12ns 110mW 引出端符號(hào) 引腳屬性 1A1~1A4,2A1~2A4 輸入端 /1G, /2G 三態(tài)允許端 (低電平有效 ) 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4 輸出 9 圖 SN74LS244 的內(nèi)部邏輯圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心是 BTN7971B 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片和 SN74LS244N 三態(tài)緩沖器，由一片 74LS244 與四片 BTN7971B 一起組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每兩片 7971 構(gòu)成一個(gè)H橋，驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，而 74LS244 主要起到緩沖而保護(hù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 BTN7971 的作用。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖 所示。 圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖 10 370 減速電機(jī) 本次設(shè)計(jì)使用的電機(jī)是 370 減速電機(jī)，一共使用了兩臺(tái)，該電機(jī)的參數(shù)如表 所示。其中 P = T * n / 9550 ， T = 9550P / n （ P：功率，單位‘千瓦’，符號(hào)‘ kw’； T：扭矩，單位‘牛米’，符號(hào)‘ Nm’； n：轉(zhuǎn)速，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，符號(hào)‘ r / min’； 9550：常數(shù)）。在本設(shè)計(jì)中電機(jī)的功 率 P 為 ,其實(shí)物如圖 所示。 圖 370 減速電機(jī)實(shí)物圖 表 370 電機(jī)參數(shù) 注：此參數(shù)表只是在 3V、 6V、 12V 和 24V 這幾種電壓狀態(tài)下每一種電壓的兩種情況，其他的不再詳述。 電壓V 空載轉(zhuǎn)速 rpm/min 負(fù)載轉(zhuǎn)速 rpm/min 減速箱長 約 mm 額定力矩 m 堵轉(zhuǎn)力矩 m 堵轉(zhuǎn)電流 A 空載電流 A 減速比 1:00 功率 W 重量 約 g 負(fù)載電流 A 3 6 5 27 8 50 1 500 96 3 681 545 15 1 80 6 12 10 27 12 70 2 500 80 6 1363 1090 15 1 2 80 12 11 9 27 12 70 2 500 12 1250 1000 15 1 2 80 24 6 27 68 2 500 1 24 863 960 15 2 1 80 11 傳感器的選擇 本次設(shè)計(jì)需要使用的傳感器有兩種，一種是能夠檢測到風(fēng)速的傳感器，另一種是能夠?qū)崿F(xiàn)限位開關(guān)功能的傳感器。在這次設(shè)計(jì)中，這兩種傳感器屬于及其重要的硬件之一，要能實(shí)現(xiàn)智能，必須得有這兩種傳感器，缺一不可。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，風(fēng)速傳感器只需使用一臺(tái)，限位開關(guān)傳感器至少需要兩個(gè)。 風(fēng)速傳感器 在現(xiàn)實(shí)生活中，三杯式風(fēng)速傳感器是使用較多的戶外風(fēng)速傳感器。三 杯式風(fēng)速傳感器由殼體、風(fēng)杯和電路模塊等組成，內(nèi)部集成光電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，傳感器殼體和風(fēng)杯采用鋁合金材料。整體具有非?？煽康碾姶鸥蓴_抗擊能力，能保證主機(jī)可以在－ 20℃～＋ 50℃ ,濕度 35％～ 85％（不結(jié)露）范圍內(nèi)均能正常工作。此三杯式傳感器根據(jù)信號(hào)輸出的類型不同，其他參數(shù)也有所不同，表 所示是幾種輸出信號(hào)類型不同的傳感器的參數(shù)。本設(shè)計(jì)使用的是電壓輸出型 JLFS2 風(fēng)速傳感器，其實(shí)物及信號(hào)輸出定義如圖 所示。 表 三杯式風(fēng)速傳感器的參數(shù) 輸出信號(hào)類型 輸出信號(hào)值 供電電壓（ V） 最大功耗 量程 啟動(dòng)風(fēng)速 電壓輸出型 05V 924V MAX≤ 200mW 0— 30m/s 電流輸出型 420mA 1224V MAX≤ 700mW 脈沖輸出型 NPN 輸出、PNP 輸出、NPN 輸出帶內(nèi)部上拉（ 歐） 1224V 或5V 供電 MAX≤ 200mW RS485 通訊型 12 （ a）風(fēng)速傳感器實(shí)物 （ b）信號(hào)輸出定義 圖 JLFS2 風(fēng)速傳感器實(shí)物及其信號(hào)輸出引腳定義 限位開關(guān)傳感器 限位開關(guān)傳感器的種類很多，比如紅外式，接觸式等等。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，開關(guān)傳感器所需工作的環(huán)境，本人選擇了 E18D80NK 紅外光電開關(guān)漫反射式避障傳感器。這是一種集發(fā)射與接收于一體的 NPN 常開型光電傳感器，其輸出是數(shù)字信號(hào)，當(dāng)有物體遮擋時(shí)輸出為 0，無物體遮擋時(shí)輸出則為 1，檢測距離可以根據(jù)需要在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、易于裝配、價(jià)格便宜、使用方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場合。其實(shí)物如圖 所示。 E18D80NK 傳感器的技術(shù)參數(shù)如下 : （ 1） 供電 電源： 100mA/5V 供電； （ 2）輸出電流： DC/SCR/繼電器 （ 3） 消耗電流： DC25mA； （ 4）響應(yīng)時(shí)間： 2ms； （ 5）指向角：≤ 15176。； （ 6） 有效距離：在 380cm 內(nèi)可調(diào)； （ 7）工作環(huán)境溫度： 25℃到 +55℃； （ 8）標(biāo)準(zhǔn)檢測物體：太陽光 10000LX 以下， 白熾燈 3000LX 以下； （ 9）外殼材料：塑料； （ 10）尺寸：直徑為 17mm，長度為 45mm； 圖 E18D80NK 13 （ 11）引線說明：紅色為正極，綠色為負(fù)極，黃色為信號(hào)輸出。 鍵盤的設(shè)計(jì) 鍵盤是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，操作人員通常是通過鍵盤向單片機(jī)系統(tǒng)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)通信功能。而鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，平時(shí)按鍵開關(guān)總是處于斷開狀態(tài)，當(dāng)按下鍵時(shí)它才閉合。 雖然本次設(shè)計(jì)的是智能抗風(fēng)廣告牌，但考慮到操作員對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)以及廣告的更換等原因，不得不設(shè)計(jì)一套鍵盤。鍵盤的結(jié)構(gòu)一般有獨(dú)立式鍵盤與矩陣式鍵盤，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)所需要的按鍵數(shù)并不多，所以就設(shè)計(jì)了獨(dú)立式鍵盤。本 次設(shè)計(jì)的鍵盤一共有八個(gè)按鍵，實(shí)際用到了四個(gè)，流出了四個(gè)裕量，以備以后對(duì)系統(tǒng)做改進(jìn)之需。電路原理圖如圖 所示。鍵盤中所用到的四個(gè)按鍵的功能分別是： （ 1） 1號(hào)按鍵的作用是當(dāng)廣告牌的收放是處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一直按著 1號(hào)按鍵， 廣告牌就收起，直到停止對(duì)按鍵的使用或者廣告牌也收到位； （ 2） 2 號(hào)按鍵的作用是當(dāng)廣告牌的收放處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一直按著 2號(hào)按鍵， 廣告牌就被放下，直到停止按 2號(hào)按鍵或者廣告牌已放到位； （ 3） 3 號(hào)按鍵起廣告牌收放的自動(dòng)和手動(dòng)切換的作用，軟件部分設(shè)計(jì)是使廣告 牌一開始處于自動(dòng)收放 的狀態(tài)，當(dāng)按下按鍵 3時(shí)，就切換成手動(dòng)收放狀態(tài) 了，再按一次，就變成自動(dòng)收放狀態(tài)了； （ 4） 4 號(hào)按鍵的作用是控制廣告牌四周的 LED 等的開和關(guān)。 圖 鍵盤電路原理圖 14 顯示器 為了使廣告牌的維護(hù)人員到現(xiàn)場對(duì)廣告牌的維護(hù)更方便，因此本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了顯示器，顯示器的作用就是方便查看廣告牌的收放情況以及風(fēng)速的大小和等級(jí)等信息。因?yàn)轱@示器對(duì)電路的要求很高，所以本次設(shè)計(jì)并沒有自己做電路，而是直接使用龍邱智能科技的 OLED 顯示器模塊，此顯示器的分辨率為 128*64，顯示屏的尺寸為 吋， 整個(gè)模塊的尺寸為 *。顯示器模塊一共有 7只引腳，分別為 GND（地） ,V（ 電源） ,DO（ CLK 時(shí)鐘） ,DI（ MISO 數(shù)據(jù)） ,RST（復(fù)位） ,DC（數(shù)據(jù) /命令） ,CS（片選）。在實(shí)際應(yīng)用中， CS端不用再接，因?yàn)楸灸K已經(jīng)接地了。只需 4只引腳與單片機(jī)的 I/O 口相接，另外兩只引腳一只接地，一只接 + 電源給顯示器模塊供電，其實(shí)物如圖 所示。 圖 OLED 顯示器模塊實(shí)物 散熱器 本次設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件部分有些龐大，需要的電 源很多，使用的芯片很多，整個(gè)控制系統(tǒng)硬件會(huì)散發(fā)出一定的熱量，為了降低溫度，使系統(tǒng)能夠更好更安全的正常工作，所以給系統(tǒng)加了散熱器。在設(shè)計(jì)時(shí)，給發(fā)熱量相對(duì)較多的芯片都加上了散熱片，最后再給整個(gè)中心控制系統(tǒng)加上一個(gè)散熱扇。使用的散熱扇是臺(tái)式電腦主機(jī)的 CPU 上專用的 AVC7015 散熱扇，其電器參數(shù)如下： 15 (1)尺寸： 70mm*70mm*15mm； (2)工作電壓： 12V； (3)額定電流： ； (4)額定功率： (5)軸承：單滾珠軸承。 此電扇在工作狀態(tài)下，扇葉的殺傷力還是挺大的，因此，為了 人身安全，本人給其加上了一個(gè)防護(hù)鐵網(wǎng)。 廣告牌機(jī)械系統(tǒng) 廣告牌的機(jī)械系統(tǒng)，是本次設(shè)計(jì)的控制對(duì)象，也是核心部件。這一部分，受本地資源條件的限制，做起來有一定難度。這一部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，其能否很好的實(shí)現(xiàn)，至關(guān)重要，所以要考慮的東西很多。 廣告牌的設(shè)計(jì)原理及使用說明 本人設(shè)計(jì)的是兩面獨(dú)立的廣告展板的廣告牌綜合體，廣告的載體是普通的廣告噴繪塑料紙，廣告紙的載體又是一種有一定硬度、也有一定強(qiáng)度的軟體材料，由于條件有限，本次設(shè)計(jì)就用了普通的透明塑料紙代替了廣告布的載體（以下簡稱廣告牌）， 廣告紙只需固定在廣告牌上即可。每一塊廣告牌分別固定在一根光軸上，當(dāng)控制中心驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)光軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)廣告牌的收放了！而所謂廣告牌的智能抗風(fēng)，是指當(dāng)風(fēng)速傳感器檢測到的風(fēng)速達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，中央控制器會(huì)自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把廣告牌卷在光軸上，減小廣告牌與風(fēng)的接觸面積，以減小對(duì)風(fēng)的阻力，從而實(shí)現(xiàn)智能抗風(fēng)。 廣告牌的機(jī)械原