全自动遥控光控窗帘设计说明书Word下载.docx
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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
0.03
1、确定电动机转速
卷筒工作转速
nw=60*1000V/πD
=60*1000*0.03/3.14*35=16.4r/min
2、电动机容量选择：
①工作所需Pw=FV
=mgV
=1*9.8*0.03
=0.294w
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0.98
Pd=FV/ηa
=mgv/ηa
=1*9.8*0.03/0.982
=0.31w
根据计算得到的数据选电动机型号：
37JB555
电动机数据：
型号：
电压：
DC12V
空载转速:
20r/min
负载转速：
16r/min
输出扭矩：
23kg.cm
输出功率：
4.8w
重量：
0.35kg
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
=4.8*0.98
=4.7w
nw=n=16r/min
T=9.55*103*P1/nw
=9.55*103*4.7*10-3/16
=2.8N·
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R1.6—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=7.5N
FNV2=7.5N
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=3705/0.1*353=0.86MPa.
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=7.5N.
垂直面V
支反力F
则Fr1=7.5NFr2=7.5N
则Pr1=Pr2=7.5N
=（106/60/12）*（5.6*103/7.5）3=5.8*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3.6，，бB=300MPa.螺栓的预紧力F0=2100N,螺栓的相对刚度Cb/（Cb+Cn）=0.3,螺栓所受拉力F=30N。
计算螺栓的总拉力
F2=F0+Cb*F/（Cb+Cn）=2100+0.3*30=2109N
校核螺栓直径
d>
=（4*1.3F2/π/бB）1/2
=（4*1.3*2109/3.14/300）1/2=3.4mm<
=4mm
故合格
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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/（3.14*362/4+3.14*42/4）=134.3MPa<
=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
MW.15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
（MW.15）2、3=（PowerSO）4、5,1Y1、1Y2输出端，与对κ淙攵耍ㄈ?
A1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2.5v
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，4.5--7V
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<
iom16v.h>
macros.h>
#include"
595.h"
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;
//m103outputonly
DDRC=0x00;
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
}
timer0_init
定时器0初始化
//TIMER0initialize-prescale:
64
//WGM:
Normal
//desiredvalue:
1KHz
//actualvalue:
1.003KHz（0.3%）
voidtimer0_init（void）
TCCR0=0x00;
//stop
TCNT0=0x45;
//setcount
OCR0=0xbb;
//setcompare
TCCR0=0x03;
//starttimer
timer0_ovf_isr
定时器0溢出中断
#pragmainterrupt_handlertimer0_ovf_isr:
voidtimer0_ovf_isr（void）
//reloadcountervalue
t++;
if（t>
=55）
{
t=0;
if（T<
AD_compare）
PORTA=0X18;
T++;
}
if（T>
AD_compare）
PORTA=0X14;
15
T--;
if（T==AD_compare）
PORTA=0X00;
cs++;
if（cs==1）//进行第一个数码管的显示
write595（tab_num[num_4]）;
PORTB=CS[0];
if（cs==2）//进行第二个数码管的显示
write595（tab_num[num_3]）;
PORTB=CS[1];
if（cs==3）//进行第三个数码管的显示
write595（tab_num[num_2]）;
PORTB=CS[2];
if（cs==4）//进行第四个数码管的显示
write595（tab_num[num_1]）;
PORTB=CS[3];
cs=0;
//片选标志位清零
adc_init
AD初始化
//ADCinitialize
//Conversiontime:
138uS
voidadc_init（void）
ADCSR=0x00;
//disableadc
ADMUX=0x40;
//selectadcinputport
ACSR=0x80;
16
ADCSR=0xef;
adc_isr
#pragmainterrupt_handleradc_isr:
voidadc_isr（void）
AD_value=ADCL;
//先读取低八位
AD_value|=（int）ADCH<
<
8;
//再读取高二位
if（AD_value>
999）
AD_value=999;
num_1=（AD_value/1000）;
//取出AD转换的千位
NUM_1=num_1*1000;
num_2=（（AD_value-NUM_1）/100）;
//取出AD转换的百位
NUM_2=num_2*100;
num_3=（（AD_value-NUM_1-NUM_2）/10）;
//取出AD转换的十位
NUM_3=num_3*10;
num_4=（AD_value-NUM_1-NUM_2-NUM_3）;
//取出AD转换的个位
AD_compare=NUM_2;
AD_value=999-AD_value;
init_devices
voidinit_devices（void）
//stoperrantinterruptsuntilsetup
CLI（）;
//disableallinterrupts
port_init（）;
timer0_init（）;
adc_init（）;
MCUCR=0x00;
GICR=0x00;
TIMSK=0x01;
//timerinterruptsources
SEI（）;
//re-enableinterrupts
17
voiddelay（void）
inta=0,b=0;
for（a=0;
a<
30000;
a++）
for（b=0;
b<
90;
b++）;
main（）
voidmain（void）
init_devices（）;
//设备初始化
DDRA=0X04;
//将PA口作为输入
DDRD=0Xff;
//将PD口作为输出，用作数码管的显示
DDRB=0Xff;
//将PB口作为输出，用作数码管的显示
T=0;
while
（1）
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineSET_DATA（）PORTD|=（1<
4）;
DDRD|=（1<
#defineSET_SH_CP（）PORTD|=（1<
6）;
#defineSET_ST_CP（）PORTD|=（1<
5）;
#defineCLR_DATA（）PORTD&
=~（1<
#defineCLR_SH_CP（）PORTD&
#defineCLR_ST_CP（）PORTD&
18
unsignedchartab_num[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7c,0x07,0x7f,0x67,0x80};
//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,.,
unsignedcharCS[4]={0b00011010,0b00011001,0b00010011,0b00001011};
//分别为选通四个不同的数码管
voidwrite595（unsignedcharc）
{
ucharnum,i=0,j=0;
for（j=0;
j<
9;
j++）
num=c;
for（i=0;
i<
8;
i++）
{
CLR_SH_CP（）;
if（num&
0x80）
{SET_DATA（）}
else
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