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基于单片机的新型智能储物柜设计

来源:-- 作者:-- 浏览:2564

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摘要: 本系统由键盘、电机驱动与控制、液晶显示、上位机实时监控等几部分构成。系统上电时。LCD显示提示语“请选择操作方式”,此时等待您键入“存”或“取”,若为“存”则柜门自动打开等待用户放入要存的物品;此时LCD显示“请设置密码”,等待用户键入密码;按“确定”键后

  本系统由键盘、电机驱动与控制、液晶显示、上位机实时监控等几部分构成。系统上电时。LCD显示提示语“请选择操作方式”,此时等待您键入“存”或“取”,若为“存”则柜门自动打开等待用户放入要存的物品;此时LCD显示“请设置密码”,等待用户键入密码;按“确定”键后柜门自动关闭,LCD显示“您的柜号为N,可以离开”。若是取包则键入“取”,LCD则提示“输入柜号”,此时键入柜号并确定;随后LCD提示“请输入密码”,若密码正确、可取物离开。

 

  一、系统结构

  系统结构框图如下图所示。

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  1.电源
  
  采用双电源供电,电机驱动电源与单片机电路电源完全隔离,利用光电耦合器传输信号。可以将电机干扰彻底消除,提高了系统稳定性。电路如下图所示。

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  2.电机驱动电路
  
  本作品需要精确控制转角且电机必须有一定的自锁能力,所以选用步进电机。
  
  (1)电机驱动电路如下图所示。1脚为TL494输出信号,2脚为单片机发出的控制信号。用光耦作为隔离元件以消除干扰。Q2、Q3为互补管,为MOSFET快速通断提供条件。

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  (2)TL494是电压驱动型脉宽调制控制芯片,1脚为采样端;2脚为基准端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为间歇期调理,其上加0~33V电压时可使截止时间从2%变化到100%;5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容,本电路振荡频率为10k;7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端,该脚接地时为并联单端输出方式,接14脚时为推挽输出方式;14脚为5V基准电压输出端,最大输出电流10mA:15、16脚是误差放大器2的反相和同相输入端。电路如下图所示。

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  (3)电机驱动电路见下图,Q5~Q8为MOS—FET管,D2~D5为续流二极管,L1为步进电机的单相绕组,R0为采样电阻。

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  二、系统介绍

  本系统以盛群单片机为核心。配置上位PC机以实现监视和历史存档等管理。构成智能化的现代存储设备。当单片机完成一次存取动作后向上位机传送信息,上位机接到信息后,对其进行分析,并进行适当动作。主要包括:显示更新、历史存档、报警等。除此之外还有历史查询、数据统计等功能。
  
  LCD显示器带有汉字显示功能,实现存取过程人机交互使操作使用方便。
  
  本系统硬件电路主要是步进电机恒流斩波驱动器。调试的过程中遇到了不少问题,首先是布线问题,其走线要尽可能短而粗,H桥上桥的MOSFET要进行隔离驱动,TL494电路要严格按照技术资料上边的要求设计,否则闭环效果不好,选择光耦等元件时要注意其响应速度。软件调试时的困难:
  
  (1)PC机键盘的等待输入与程序实时循环扫描的矛盾。解决方法是利用BIOS调用来解决;
  
  (2)向上位机发信息,由于24系列单片机内无集成收发器,所以利用软件模拟的方法产生收发协议及时序,存在于上位机频率的一致性问题。经反复测试最终解决;
  
  (3)按下键盘LCD显示乱码,经查找发现是键盘抖动问题,加上一定消抖程序。LCD显示正常。
  
  本系统上电即可测试,根据LCD显示的提示语言完成存取等一系列的操作,简单方面,易于使用。
  

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67