全自动遥控光控窗帘设计说明书文档格式.docx
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厚窗帘
一、厚窗帘传动示意图……………………………………………………………….……….20
二、工作原理……………………………………………………………………………………….21
三、执行机构选定…………………………………………………………………………….…21
四、电动机的选择………………………………………………………………….……………23
五、轴承的选择与校核………………………………………………………………………..25
六、厚窗帘电路图……………………………………………………………………….………26
七、程序流程图………………………………………………...…….…26
八、电学原件引脚的功能及使用方法……………………………...….28
九、AT89C2051程序………………………………………………………………….…………29
主要创新点…………………………………………………………………………………………32
推广应用价值……………………………………………………………………………….…….32
设计小结……………………………………………………………………………………..……..33
参考文献…………………………………………………………………………………………….34
薄窗帘属于智能窗帘，能够根据光照的强度，调节窗帘的自动升降。
一、薄窗帘传动示意图：
二、工作原理：
1、由于光照强度的不同，光敏电阻的阻值发生变化；
2、光敏电阻输出不同的电压，通过A/D转换器将模拟信号转化成数字信号；
3、将数字信号输入单片机（mega16），通过单片机内部程序，控制L298电机驱动板与74LS595显示驱动板；
4、电动机驱动板，控制电动机正反转起停，从而实现根据光的强弱不同完成自动升降与数码管的显示；
1
三、执行机构选定：
1、连接装置
方案一：
键连接
由于键连接在细轴上不宜加工，费用高，所以不适合；
方案二：
过盈配合连接
由于过盈配合不宜拆装，所以不适合；
方案三：
销连接
由于容易加工，费用低，拆装方便，所以适合:
实物如图
2、传动装置
摩擦传动
由于摩擦阻力大，对加工表面粗糙度要求高，易磨损，所以不适合；
滑动轴承
由于滑动轴承摩擦力较滚动轴承大，润滑维护较滚动轴承复杂，所以不适合；
2
滚动轴承
由于启动阻力小，润滑维护方便，在市场上容易买到，所以适合；
四、电动机的选择
原始数据
窗帘高度h（m）
窗帘质量m（kg）
滚筒直径D（mm）
上升速度V（m/s）
1
35
1、确定电动机转速
卷筒工作转速
nw=60*1000V/πD
=60*1000**35=r/min
2、电动机容量选择：
①工作所需Pw=FV
=mgV
=1**
=
m———窗帘重量
V———窗帘上升速度
②电动机输出功率Pd
3
考虑滚动轴承的功率损耗，电动机的输出功率为
Pd=Pw/ηa
ηa为从电动机到工作机主动轴之间的总效率，即
ηa=η12
η1为滚动轴承的传动效率
Pd=FV/ηa
=mgv/ηa
=1**2
根据计算得到的数据选电动机型号：
37JB555
电动机数据：
型号：
37JB555电压：
DC12V空载转速:
20r/min负载转速：
16r/min输出扭矩：
输出功率：
重量：
外形尺寸：
4
五、轴的设计计算
1、轴上的功率P，转速n和转矩T
P1=Pd*η1
=*
=w
nw=n=16r/min
T=*103*P1/nw
=*103**10-3/16
=N·
m
2、卷筒受力分析
F—薄窗帘和卷筒的总重力约为15N
5
根据《简明机械零件设计手册》初选0基本游隙组，标准精度等级
的单列深沟球轴承6002，基本尺寸为
d*D*B=15mm*25mm*10mm
3、轴的结构设计：
轴的材料选择聚甲醛
①1段和5段要安装轴承，根据轴承的基本数据
d*D*B=15mm*25mm*10mm，则取d1=15mm
d5=15mm，L1=L5=12mm；
3段为薄窗帘位置，d3=35mm，L3=958mm
6
21段与三段之间和3段与5段之间为轴肩，取该段
d=30mm，L=10mm；
3确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为2*45度，轴肩处的倒角可按—R2适当选取
4、求轴上的载荷（6002型的B=10mm，所以两轴承之间支点的距离为988mm）
载荷
垂直面V
支反力
FNV1=
FNV2=
弯矩
MV=3705N·
mm
总弯矩
M=MV=3705N·
扭矩
T=1660N·
5、按弯扭合成应力校核轴的强度
根据图可知中间点截面为危险截面，轴的计算应力为
бca=M/W=3705/*353=.
前已选定轴的材料为聚甲醛，由《机械设计计算手册》查的
[б-1]=69MPa，бca<
[б-1]，故安全。
六、轴承的校核
初选0基本游隙组，标准精度等级的单列深沟球轴承6002，基本
7
尺寸为
额定工作时间Lh=365*24*20=175200h
径向力Fr=.
垂直面V
支反力F
则Fr1=Fr2=
则Pr1=Pr2=
=（106/60/12）**103/3=*1011h>
Lh=175200h
故合格.
七、轴承端盖与轴承支座。
如图所示:
8
八、螺栓及连接件的选择与校核
1、螺栓将塑料的轴承支座固定顶板上，由于需要的螺栓比较细，粗选螺栓直径d=4mm,螺栓选用材料Q235，性能等级为，，бB=300MPa.螺栓的预紧力F0=2100N,螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cn）=,螺栓所受拉力F=30N。
计算螺栓的总拉力
F2=F0+Cb*F/（Cb+Cn）=2100+*30=2109N
校核螺栓直径
d>
=（4*F2/π/бB）1/2
=（4**2109/300）1/2=<
=4mm
故合格
9
2、塑料轴承支座较薄，容易产生塑性变形，故需要校核。
轴承支座的强度取[б]=140MPa.螺帽的D=6mm,螺栓的d=4mm.
校核连接件强度
бca=F2/（π*D2/4+π*d2/4）
=2109/*362/4+*42/4）=<
=140MPa
故合格。
九、薄窗帘电路图
十、电学原件引脚的功能及使用方法
1、74LS595显示驱动板各个引脚的功能：
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Q1~7是并行数据输出口，即储寄存器的数据输出口
Q7'
串行输出口，其应该接SPI总线的MISO接口
STcp存储寄存器的时钟脉冲输入口
SHcp移位寄存器的时钟脉冲输入口
OE低电平有效输出使能端
MR低电平有效芯片复位端
Ds串行数据输入端
2、ATmega16的引脚功能及使用方法
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引脚说明
VCC数字电路的电源
GND地
端口A（PA7..PA0）端口A做为A/D转换器的模拟输入端。
端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。
其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。
作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。
在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。
端口B（PB7..PB0）端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。
作为输入使用时，若
内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。
在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B处于高阻状态。
端口B也可以用做其他不同的特殊功能
端口C（PC7..PC0）端口C为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。
在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。
如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5（TDI）、PC3（TMS）与PC2（TCK）的上拉电阻被激活。
端口C也可以用做其他不同的特殊功能
端口D（PD7..PD0）端口D为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。
作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。
在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。
端口D也可以用做其他不同的特殊功能
RESET复位输入引脚。
持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。
门限时间见P36Table15。
持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。
XTAL1反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。
XTAL2反向振荡放大器的输出端。
AVCCAVCC是端口A与A/D转换器的电源。
不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。
使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。
AREFA/D的模拟基准输入引脚。
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2、L298电机驱动板各个引脚的功能：
L298有Mutiwatt15和PowerSO20两种封装
的1、15和PowerSO的2、19用法一样，SEN1、SEN2
分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地
（）2、3=（PowerSO）4、5,1Y1、1Y2输出端，与对κ淙攵耍ㄈA1与1Y1）同逻辑4=6，VS驱动电压，最小值须比输入的低电平电压高
5、7=7、9，1A1、1A2输入端，TTL电平兼容
6、11=8、14，1EN、2EN使能端，低电平禁止输出
8=1、10、11、20，GND地9=12，Vss逻辑电源，
10、12=13、15，2A1、2A2输入端，TTL电平兼容
13、14=16、17，2Y1、2Y2输出端3、18，NC，无连接
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十一、程序流程图
十二、ATmega16单片机程序
#include<
>
#include"
"
unsignedcharcs=0,num_1=0,num_2=0,num_3=0,num_4=0;
unsignedintAD_value=0,NUM_1=0,NUM_2=0,NUM_3=0;
unsignedcharAD[4]={0};
chart=0;
intT=0;
intAD_compare=0;
/*******************************************
函数名称:
port_init
功能:
端口初始化
/********************************************/
voidport_init（void）
{
PORTA=0x00;
14
DDRA=0x00;
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
PORTC=0x00;
Normal
unsignedcharCS[4]={0b00011010,0b00011001,0b00010011,0b00001011};
26-3
63314
和还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入（AIN0）和反相输入（AIN1）.P1口输出缓冲器可吸收20mA电流,并能直接驱动LED显示.对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可作输入口.
26
P3口:
～,是带有内部上拉电阻的7个双向I/O端口.用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O口而引脚只读.P3口输出缓冲器可吸收20mA电流.对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可作输入口.P3口作输入口使用时,因为内部有上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）
RST：
复位输入。
RST一旦变成高电平，所有的I/O引脚就复位到“1”。
当振荡器在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。
每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。
XTAL1：
作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。
XTAL2：
作为振荡器反相放大器的输出。
2、无线电发射原理
由一个能产生等幅振荡的高频载频振荡器,和一个产生低频调制信号的低频振荡器组成的。
用来产生载频振东和调制振荡的电路一般有：
多揩振荡器、互补振荡器和石英晶体振荡器等。
由低频振荡器产生的低频调制波，一般为宽度一定的方波。
或是频率不同的方波去调制高频载波，组成的己调制波，向空中发射
3.无线电接收原理
变化的磁场能在周围空间产生电场，变化的电场能在周围空间产生磁场。
电磁波就这样由近及远的传播开去。
所以首先要有变化的电场产生。
变化的电场主要是通过电路，在天线上产生变化的电场，天线就能发射出电磁波；
电磁波的接收，也是通过天线和谐振电路，和空间中传来的电磁波发生电磁共振，再由电路从谐振电路中取出电磁波的信息。
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八、程序流程图
开始
初始化
等待按键按下
判断按下的键位
按下“关闭”键
驱动电机反转
按下“打开”键
驱动电机正转
延时后停止
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九、AT89C2051程序
#definedelay_time40明机械零件设计手册[M].2版.北京：
机械工业出版社2005.
[2]濮良贵.机械设计[M].8版.北京：
高等教育出版社，2006.
[3]秦荣荣.机械原理[M].北京：
[4]朱冬梅.机械制图[M].6版.北京：
高等教育出版社，2008.
[5]邱宣怀.机械设计[M].4版.北京：
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[6]邹建奇.材料力学[M].北京：
清华大学出版社，2007.
[7]路敦民.机电传动及控制[M].哈尔滨:
哈尔滨工业出版社，2005.
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高等教育出版社，2004.
[9]马占敖.电工学[M].北京：
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机械工业出版社，2004.
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机械工业出版社，2009
34
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