宠物定时喂食器设计论文(5)

天津职业技术师范大学2013届本科生毕业设计

表3-8 DS1302的控制字节 1 RAM CK A4 A3 A2 A1 A0 RAM K 3.3.6 DS18B20温度测试模块

1）DS18B20温度测试模块检测室内温度变化，温度过高蜂鸣提示，要求室内该通风。DS18B20是数字式的温度传感器，它的测量精度高，电路连接非常简单，此类传感器只需要一条数据线就能进行数据传输，温度测试模块连接原理图如图3-11所示。

图3-11 DS18B20温度测试模块连接原理图

2）DS18B20内部结构包括四部分：温度传感器、配置寄存器、64位光刻ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TL。DS18B20的管脚如图3-12所示，DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。

图3-12 DS18B20的管脚

3）温度传感器：

温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS18 B20的精度误差为± 2°C 。测量是通过“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量。新产品支持3V~5.5V的电压，设计更灵活、方便、价格便宜，体积小。

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4）DS18B20产品的特点 a) 一个端口就可以实现通信。

b) DS18B20中的每个器件都有独特的序列号。 c) 现实应用中不需要外部元器件便可测量温度。 d) 测量温度范围在－55°C~＋125°C之间。 e) 数字温度计的分辨率可以从9位到12位选择。 f) 内部有温度上、下限告警设置。

3.3.7电机控阀门

电机控阀门采用步进电机和步进电机驱动模块实现门控装置。 一、歩进电机的应用

步进电机是将电脉冲信号转变为线位移或角位移的开环控制元件。当非超载时，脉冲信号的频率和脉冲数决定电机的转速和停止的位置，电机不受负载变化影响，只要电机加一个脉冲信号，电机就会转过一个步距角。

步进电机的应用很广泛，但并不能像普通的交流电机和直流电机在正常情况下使用。它必须由功率驱动电路和双环形脉冲信号等构成控制系统才可使用。因此用好步进电机并不是一件很容易的事，它涉及到计算机、电机、机械、电子等许多的专业知识。 二、驱动控制系统

使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如图3-13所示

图3-13 驱动控制组成框图

1）产生脉冲信号

脉冲信号由CPU或单片机产生，它的占空比为0.3-0.4左右，一般脉冲信号电机转速和占空比成正比。 2）信号分配

我厂生产的感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式主要有单四拍和双八拍二种。

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3）功率放大

驱动系统最为重要的部分是功率放大。当步进电机的转速一定时其转矩被它的动态平均电流所控制。平均电流和电机力矩成正比，为了得到大的平均电流这就要使驱动系统克服电机的反电势。 4）细分驱动器

在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。

图3-14 细分驱动器的原理图

三、电机原理

ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，具有工作电压高、电流增益高、温度范围广、负载能力强等特点。适应于各类高速大功率驱动的系统，它由七个硅NPN 管组成，电机控阀门采用步进电机和步进电机驱动模块实现门控装置。 步进电机驱动模块连接图如图3-15所示

图3-15 步进电机驱动模块连接图

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3.4电源电路设计 3.4.1电源电路原理

单片机电源的设计电路采用LM7805为稳压器件，电路如图3-1所示.采用典型接法，220V电源整流滤波后进入LM7805稳压，在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。电路为输出电压+5V的稳压电源。它由电源变压器T1，桥式整流电路D0，滤波电容C1、C2，防止自激电容C222、C3和一只固定式三端稳压器(7805)构成的。

图3-16 电源电路原理图

3.4.2电源电路模块设计思路

1.电路实现功能：该电路输入家用220V的交流电，经过全桥整流，稳压输出稳定的5V直流电。

2.特点：方便、输出电压稳定，最大输出电流为1A，电路能带动一定的负载。 3.电路工作原理：工作原理框图如图3-17所示。 220V交流全桥整流 稳压

图3-17 源电路原理流程框图

7805稳压 5V直流电输出

1）从图上看变压器输入端经过一个保险连接电源插头，如果变压器或后面的电路发生短路，保险内的金属细丝就会因大电流引发的高温溶化后断开。

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2）变压器后面是一个桥式整流电路，此电路由4个二极管组成，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个电解电容。

3）变压器输出端的12V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C2两端大约会有13V多一点的电压，假如从电容两端直接加一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C2两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。

4）因为我们要输出5V的电压，所以选用7805，7805前面的字母可能会因生产厂家不同而不同。LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，短时间内。

5）三端稳压器后面接一个C2的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。最后在C223两端接一个输出电源的插针，可用于与其它用电器连接,比如MP3等。虽然7805最大电流是一安培，但实际使用一般不要超过500mA,否则会发热很大，容易烧坏。一般负载电有200mA以上时需要散热片。 4.思路方法：

平时对于5V 的直流电源需求的情况比较多，在单片机，以及一些电路中应用的较多，因此，为了更方便快捷的由220V的交流电得到这样的电源，因此设计了这样一个电源电路模块。首先，翻阅了参考书，复习了整流稳压的一些电路知识，然后设计出一个实现电路，使用了portel99绘制出电路图，对电路进行简单的仿真和校验。最后进行调试证明方法可行。

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