多功能智能干燥机设计与制作(硬件设计)毕业论文.doc
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1、 毕 业 设 计题 目 多功能智能干燥机设计与制作(硬件设计) 系 别 电子工程系 年级专业 电子信息工程技术(智能家电) 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2012年12月21日 毕业论文任务书电子工程系 电子信息工程技术(家电)专业 电子信息 班 姓名: 一、毕业论文课题多功能智能干燥机设计与制作二、毕业论文内容和目标 针对广东地区天气特点设计,为人们创造美好生活。 对市面上原有产品的功能、结构加以分析,并结合简单的物理原理,使其更加完善,并且实现多功能。灵感源于生活,应用服务于生活。实用为主,为使其应用简单方便,操作尽量简化,简单易懂。三、参考资料美国空调窗机原理图(芯片转换)美
2、的豆浆机原理图综合项目设计指导手册家用电器通用电气测试实训教程家电控制器开发与制作四、毕业论文课题时间: 2010年 02月 23日至 2010年 06月 6日五、进度安排:周 次工作内容预定目标及检查方式13资料收集学习相关的知识确定方向,收集相关资料。45硬件电路的设计元件选用并画出电路原理图及PCB图。6制版焊接调试焊接控制器,测试79软件的调试略软硬件的完善对不完善的地方进行适当的修改。论文撰写按照论统一的要求撰写论文。六、 备注:1、 本任务书一式三份,系、指导教师和学生各执一份;2、 学生须将此任务书按装订要求进行装订。指导老师: 系主任: 目录摘要1第一章 绪论11.1 个人职务
3、11.2 设计的灵感来源11.3 设计所能实现的功能2第二章 硬件设计及选用32.1 机械机构设计 所有的图加标号及说明 如图2.1机械结构设计32.2 元器件的选用42.3 主体电路设计5第三章 硬件制作113.1 按照电路图画出PCB板113.2电路板制作与焊接123.3功能实现133.4功能测试143.5最终修改15心得体会18参考资料18摘要现在社会,随着人们的生活水提高,人们对家电的要求也提出新的要求,家电不再是以往的能用,除了能稳定使用,操作方便外,人们更希望它能实现其他功能和有时尚的外观,为了能够实现不同功能,现在的很多家电产品中都加入了单片以及配套的外设。所以本次项目也会把单片
4、机应用到设计中。第一章 绪论1.1 个人职务 在本项目中,我负责硬件设计、制作,功能规划、测试。首先先与组员确定下所做的项目,然后搜集该类型产品资料,分析可改进地方及实施方法,确定可行的功能项目。芯片和其他器件的选用,提供芯片各管脚所控制硬件以及各个功能项主要器件工作流程给编程的组员,并协商进行适当修改。1.2 设计的灵感来源我国南方大部分地区十分流行湿冷天气。例如在我们得得,年平均湿度就达到50%,在雨天和初春时期更加会超过80%,在这种天气下,更别说衣服难干,在室内,也会感觉得到湿湿的,地面墙壁也会有水滴,床上的被子也需要定期的烘一下,以确保卫生健康。纵观市面上的产品,大多都能实现干衣和烘
5、被功能,但仍然存在着不足,本项目主要是针对此类产品进行改进。1.2.1 市面产品种类ABCD图1.1 A:小天使 B:艾美特 C:格力 D:爱达1.2.2 功能分析 以上的几类产品,有的功能比较单一(A、B、C),有的用途很多(D)。机器主体部原理一样,而结构和外设不同,配备不同的外设,便能实现不同的功能,如配合烘被袋,就能实现烘被功能。 以上产品在干衣功能时基本原理都一样,都是用热风把衣服烘干,但这种方式就如风筒,大多都是运行了之后就是一直吹热风(艾美特的估计不是)进烘衣柜,这样在烘衣柜排气口出来的空气大多都是很热的,虽然有效的把里面的湿气带走,但这热量也就等于浪费了,也就等于没有很好地利用
6、所消耗的电能。1.3 设计所能实现的功能 由于以往产品存在这种缺陷,对干燥机的改进也得先从这方面出发,要充分利用烘衣柜排出的热“废气”,最直接简单的方法就是干燥机和烘衣柜形成一个空气内循环,“废气”留回干燥机内按需要进行加热,再排放到烘衣柜里去,这样可以有效避免热量严重散失。这里就出现一个新问题,内部空气的湿度可能会越来越高,干衣效率会下降。温度升高使衣物的水分蒸发到空气中,使内部空气的湿度增加。蒸发会降温,而空气中的水蒸气遇冷又会凝结成水。也就是说,当衣物中水分蒸发后,衣物温度降低,而空气的湿度又很高,水蒸气会重新凝结到衣物上。要解决这个问题就要给里面的空气除湿,最简单直接的方法就是用半导体
7、制冷片,因为它体积小,而且制冷效率也不俗。用了半导体制冷片,机器的耗电量会增加多少?一块半导体制冷片的72W,加上12V电源,估计12V电源转换效率为80%,72W/80%=90W,即如果全部器件都工作,整机功耗增加90W左右,但比起能使几百瓦甚至一千多瓦的加热丝休息一定时间,这90W的功耗也值得。 因为加进了半导体制冷片给空气除湿,所以设计比以往的产品多了一个抽湿功能,可以直接面向室内。那么基本的功能就定下来了:干衣,烘被,取暖,除湿。 第二章 硬件设计及选用2.1 机械机构设计 图2.1 原构思图图2.2 机械结构图 要达到有抽湿功能,其结构要有与抽湿机类似的结构。抽湿机大体上有2种,化学
8、抽湿(用吸水性比较强的固体或液体),物理抽湿(降温或压缩空气再把水分离)。再家电产品中要求能够循环利用(非一次性),所以选择物理除湿,在小家电中增加压缩机显然不合理,而且功耗和重量都比较大,所以本次设计中应用半导体制冷片。 以上两图是原来的构想设计,图2.1保留了出风口,作为换气之用。但考虑到换气后,空气要重新加热,而且从外界进入的空气也有可能湿度比较高,特别在潮湿天气,所以后来去掉了换气口。但这图的方案也不可行,因为通用性差,而且装配麻烦,这样的设计看起来更像个恒温储物柜,估计人们也不喜欢一个只能干衣的家伙霸占那么多位置。最后设计定为把风扇,发热体,半导体制冷片全部装配到一个箱子内。如图2.
9、2。并在机器的进出风口加设一个温度传感器,作为单片机的眼睛,单片机度取温度,执行程序中相应条件的操作。 最后确定基本设计就是这样,空气从进风口进入通道,在通道内半导体制冷片作用下除去一部分水分,经过干燥的空气继续往风机里走,最后经过发热体并且送到外面,那就得到高温干燥的空气。本来设计打算是能够放在普通衣柜里进行干衣的,但考虑到干衣过程有高温,机器控制板的器件容易损坏,而且也容易发生事故。最终在进、出风口连接导风管,连接到烘衣柜里面;而不装上导风管时候,就是给室内送暖风或者抽湿。如图这种形式:图2. 3 贝尔莱德暖风干衣机 要使机器能循环利用内部热空气,烘衣柜的架构相比其他的略为有点变化,与其他
10、的一样都有进出气口,但本设计中的进气口在烘衣柜中上部分,而排气口则要设计在底部位置。因为热气上升,当排气口送到机器进风口的空气也达到一定温度,说明烘衣柜内部已经充满热气,暂时无需加热。为了减少气流的影响,所以把两个孔开在相隔比较远的地方。2.2 元器件的选用 完成了机械结构设计,之后就到控制板的设计,参考了几款家电,我们都觉得家电的操作应该简单明了,所以,我们参照鸿运扇的控制旋钮,确定只用一个按键,定时方面就用一个风扇用的机械定时器,这样能使控制更加简单明了。 要利用内部空气的余热,则要求机器有半自动化的控制,最后是单片机的选用。一如既往,我们采用了熟悉的JL3,因为对这单片机的认识比其他的略
11、为深,方便电路设计和编程。由于以前用的都是通过按键来设置定时,而这次用的定时方式是机械定时器,电路还有编程方面都要灵活处理。2.2.1 芯片介绍 概述:MC68HC(9)08JL3 ,后简称JL3,JL3是MC68家族中高性能、低价位的一员。基于用户定义的集成电路(CSIC)的设计思想,68HC08单片家族使用增强型68HC08 CPU 配以各种I/O模块和不同大小及类型的存储器,组成不同的单片机系列。 性能:VDD=5V/10% 3V/10% 与68HC05目标码向上兼容 内部总线速度8MHz 4096字节闪存存储器或ROM/内带960字节监控与自检程序 128字节RAM 有flash/RO
12、M加密、内带看门狗 12路8位A/D 7个键盘中断位 可编程低压复位 可选用RC振荡器或石英振荡器 28脚中I/O脚有23个 2路25mA漏级开路式可编程上拉电阻输出2.2.2 其他器件 发热体:PTC发热体。发热效率更高 风扇:涡轮风扇。为了能实现烘被子功能,一定要够风压鼓起烘被袋。 如不需要实现烘被功能,则可用风量大的轴流式风扇。 半导体制冷片:72W 12V开关电源:要求8A 。半导体制冷片供电12V小变压器:单片机供电7805三端稳压管 铝散热片:要求足大,以便半导体制冷片散热。 有机玻璃:箱体制作单片机外围电路的基本元件按键、开关、LED若干 继电器、保险丝、普通风扇机械定时器温度传
13、感器(10K3850)、电容:点解电容(滤波用),陶瓷电容,震荡电路及部分电路用电阻、三极管、接线座若干。2.3 主体电路设计 图2.4初步原理 初步原理图我把定时器应用到单片机供电输入部分,意为一扭动定时,单片机就开始工作,这样单片机工作就比较傻瓜式,通电就开始执行按键选择的对应的程序,这样对编程的难度也不大。但后来想到,程序不可能与机械定时器的时间完全协调,意思就是说,当计时器计时完毕时,机器有可能正在加热,这时候全部都停止了,发热体仍有余热,很可能损坏箱体结构,也是个防火隐患。另一方面,单片机在通电时就开始执行程序控制外部设备,但在通电时晶振开始起振,还没到稳定状态,可能使程序错乱。为解
14、决这一问题,后来将定时器接到单片机管脚上,判断定时器是否接通来控制时间,并在计时器断开后延时一小段时间,让风扇给发热体散热,以起保护作用。图2.5 电源输入图2.6 按键及机械定时器 由于JL3芯片的PTA脚有内置上拉,所以按键及计时器可以不用接上拉电阻。图2.7 热敏线转换电路以上是传感器的转换电路,本设计中用了两个10K3850温度传感器,这传感器主要表现为电阻的变化。上图用的是一个上拉接法,传感器随温度产生电阻变化,在R17和C10端的电位也会发生变化,单片机读取电位,加上程序的AD表,就可以转换为温度。热敏电压与AD可按照如下公式计算: 图2.8 数码管及功能LED电路 此为显示部分驱
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