毕业设计(论文)-自动售水机设计.doc
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1、 毕业设计用纸 共 25 页 第 1 页 中文摘要中文摘要 饮水对健康起着十分重要的作用,然而,目前市场上大量流行的桶装水因为保质周期、 送水环节的人工操作污染、饮水机内长期菌体有机物堆积等问题而正被另一种新兴的水取 代自动投币售水机。自动售水机电路起到控制作用,是自动售水机的“大脑“,也是整 个机台的核心部分,它决定了整台水机运行的正常与否、使用的寿命长短、拥有智能和稳 定的电控技术。 该设计以时间控制为核心,通过对振荡电路振荡频率的调节,使其与延时电路相协调, 从而准确控制出水时间和显示时间。对振荡频率的调节分为粗调和微调,以保证其准确性。 延时单元配合以计数芯片的锁存功能引脚,以便统一控
2、制整机电路。 关键词:关键词:自动售水机;时间控制;振荡频率;锁存 C C C Z Z Z I I I L L L I I I 毕业设计用纸 共 25 页 第 2 页 ABSTRACT Drinking water is playing very important role to health, but, large amount of barrelled popular water the automation is being substituted by another one kind of water new and developing throwing in coins sel
3、ling water machine because the hand operation guaranteeing the quality period , giving water a link contaminates , the long-term thallus organic congeries waits for problem within drinking water machine at present on the marketplace. Arrive at control action starting from when the automation sells t
4、he water electromechanical road, cerebrum being that the automation sells water machine“be also entire machine core part, its working life-span length that regularity uses or not, own intelligence and stable electricity having decided to rectify platform water machine charge a technology. That desig
5、n is centering on duration control , measure by checking oscillating circuit oscillating frequencys, makes the person be in harmony with time lapse circuit appearance, thereby accurate the time controlling out water and display time. The adjustment checking oscillating frequency is allotted in order
6、 rude harmonious readjusts, with guarantee its accuracy. The deferred element stretches a foot in coordination with using the chip lock exist function counting, to unite the road controlling the entire electromechanical. Keywords: The automation sells water machine, duration control, oscillating fre
7、quency, lock exist 毕业设计用纸 共 25 页 第 3 页 目目 录录 第一章自动售水机的介绍 .4 1.1 自动售水机的背景及意义 .4 1.2 自动售水机的应用 .4 第二章总体方案设计 .6 2.1 设计要求与功能实现 .6 2.2 设计框图 .6 2.3 主要芯片功能介绍 .6 2.3.1 555 定时器 6 2.3.2CD40106 引脚图10 2.3.3 CD4553 引脚及功能.10 2.3.4CD4511.11 2.4 继电器介绍 13 2.4.1 继电器的功能 13 2.4.2 继电器的运用 13 第三章单元电路设计 .14 3.1 脉冲信号发生电路 .14
8、 3.2 延时电路 .14 3.3 数据锁存、计数器清零电路 .15 3.4 译码与显示电路 .16 第四章电路的安装与调试 .17 4.1 电路的安装 17 4.1.1 安装步骤 .17 4.1.2 安装时要注意的问题 17 4.2 电路调试 18 第五章总结与展望 .20 参考文献 .21 附录 A.22 附录 B.23 致谢 .24 毕业设计用纸 共 25 页 第 4 页 第一章第一章自动售水机的介绍自动售水机的介绍 1.1 自动售水机的背景及意义自动售水机的背景及意义 1907 年,美国人休穆尔考入哈佛大学。 他的内兄劳伦斯卢埃伦认为:“学习是浪费 时间,生活中不受教育也能取得成就,比
9、如发明点什么有用的东西。 ” 一天,他对休说: “我已经取得自动售水机的专利,如果你休学,同我合伙做生意,我们会发大财的。 ” 很快, 在火车站和马路边出现了第一批自动售水机。 自动售水机是一种更新颖、更科学、更健康、更便利的购水模式,以绝对的价格优势 出售的活净水晶莹清澈,不含污染物,没有细菌和病毒,去除了致癌物、无机矿物质和有 害重金属等,同时保留了水中的活性氧,使水成为活化水。活净水对人体的作用有:溶解 度高,易被人体细胞吸收,有利生津止渴,促进新陈代谢;能消除人体消化系统中的油腻 和血管上的血脂,有利于血管弹性的恢复;服药时能使存物充分溶解、吸收而提高药效; 能降低血脂和胆固醇;用来洗
10、练能滋润皮肤等,故活净水在日本被誉为“21 世纪饮用水”。 水是生命的源泉。人对水的需要仅次于氧气,人如果不摄入某一种维生素或矿物质,也 许还能继续活几周或带病活上若干年,但人如果没有水,却只能活几天。然而,目前市场 上大量流行的桶装水因为保质周期、送水环节的人工操作污染、饮水机内长期菌体有机物 堆积等问题而使生活饮水质量得不到保障.这个时候,自动售水机的出现就迎刃解决了这些 困扰人们的问题。 自动售水机的出水,经过粗滤活性炭吸附超滤膜反渗透膜矿化处理活化处理 活氧消毒 等多道深度净化、活化处理,自来水中含有的各种泥沙、铁锈、重金属、细 菌、余氯及其衍生物、以及各种有机污染物已经被彻底清除,保
11、证出水的洁净。独家采用 的的晶体能活力素,该产品比表面积高、内聚力强、具有永电性,并且富含对人体有益的 各种微量元素。经水浸泡可改变水分子结构,形成小分子水,增加水中的矿物质,释放有 利于提高人体血液循环、消化吸收等代谢能力,常饮可以增强人体抗氧化能力。 1.2 自动售水机的应用自动售水机的应用 市场前景: 在中国2I世纪十大朝阳产业中,终端制水产业位列第六,其市场容量预计为1000多亿 元。巨大的市场潜力,目前已吸引法国的威利雅、美国的GE、日本的日立等世界水处理巨 头涌人中国。 投币售水机最早出现在国外,因为是现制现售的高品质健康饮用水,加之价格优势, 毕业设计用纸 共 25 页 第 5
12、页 同时具备安全、便利、健康、科学的特点,一经问世便受到广大消费者认同,并逐渐取代 瓶装水一半以上的份额,从而成为主流的终端饮水消费方式。在美国,在欧洲,在东南亚, 在日本已经非常普及。若在一个区域市场布放100个站点,区域运营服务商不必投入太多 资 金利用总部的模式以特许连锁加盟的方式运营这个项目,同时还要和加盟商对营业额进 行分账。 项目特色: l、使用便利:24小时现场制水,全天自助式供应,消费者自带容器,采用IC智能刷卡方 式或将一定数量的硬币投入到机器中,然后按一下灌装键,就可完成整个购买过程。 2安全放心:活性水中含有大量溶解氧,纯净而富氧,品质高,口感好;使用专用水桶, 自己定时
13、清洗,安全放心,避免交叉污染。省水省电,制水过程无污染,满足更前瞻的消 费者。 3成本低廉:自动售水,24小时营业,全年无休;免人工、免店面,免运输;最大限度 地节省经营者人力、物力和时间投入。投资小、见效快,投资回报率高,安装场所选择面 广。 4价格定位:每公升售价02元,标准中桶4580元桶标准大桶80130元 桶。 投资规模: 2万元左右即可启动。 适合人群: 大中城市小本投资者、希望兼职创业者。 毕业设计用纸 共 25 页 第 6 页 第二章总体方案设计第二章总体方案设计 2.1 设计要求与功能实现设计要求与功能实现 该“自动售水机电路”是不使用单片机的直接通过 RC 延时电路及芯片来
14、实现功能的 控制电路。主要由信号发生电路、延时复位电路和计数译码显示电路等部分组成。信号发 生电路提供一个一定频率的脉冲信号用于计数,售水时间为 30 秒,同步显示售水时间。 电路中用按键开关代替投币,用发光二极管来代替出水阀。当投币(按下按键)时,数码 管显示“000”。投币结束(松开按键)时,计数电路工作,计时开始;同时,出水阀出 水(发光二极管被点亮),售水开始。30 秒后,计时停止,小数点被点亮;同时,出水阀 关闭(发光二极管熄灭),售水结束。 2.2 设计框图设计框图 自动售水机电路由信号发生电路为计数器提供脉冲信号用以计数,延时电路对计数器 进行延时控制,同时控制继电器并控制显示部
15、分,是系统电路时间控制的重要部分。计数 器在延时电路的控制下,对译码电路送数或锁存。经译码电路译码,最终在显示电路上显 示出计时效果。 图 2-1 自动售水机电路设计框图 毕业设计用纸 共 25 页 第 7 页 2.3 主要芯片功能介绍主要芯片功能介绍 2.3.1 555 定时器定时器 555 定时器功能简述: 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作 的称为 555,用 CMOS 工艺制作的称为 7555,除单定时器外,还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽,可在 4.5V16V 工作,7555 可在 318V 工作, 输出
16、驱动电流约为 200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态 触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、 家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图如图 2-2 所示。它内 部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个 RS 触发器,一个放电管 T 及功率输 出级。它提供两个基准电压 VCC /3 和 2VCC /3 图 2-2 555 定时器内部方框图 555 电路的内部电路方框图如图所示。它含有两个电压比较器,一个基本 RS
17、触发器, 一个放电开关 T,比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成分压,它们分别使高电平 比较器 A1 同相比较端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参考电平为 2/3Vcc 和 1/3Vcc。A1 和 A2 的输出端控制 RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超 过 2/3Vcc 时,触发器复位,555 的输出端 3 脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输 入信号自 2 脚输入并低于 1/3Vcc 时,触发器置位,555 的 3 脚输出高电平,同时放电,开 关管截止。RD 是复位端,当其为 0 时,555 输出低电平。平时该端开路或接 VCC。Vc 是 控制电压端(5 脚)
18、 ,平时输出 2/3Vcc 作为比较器 A1 的参考电平,当 5 脚外接一个输入 电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时, 通常接一个 0.01uf 的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳 定。T 为放电管,当 T 导通时,将给接于脚 7 的电容器提供低阻放电电路。 555 定时器的应用: 1)555 定时器单稳态触发器 毕业设计用纸 共 25 页 第 8 页 图 2-3 555 构成单稳态触发器 上图 2-3 为由 555 定时器和外接定时元件 R、C 构成的单稳态触发器。D 为钳位二极 管, 稳态时 555 电路输入端处于电源电
19、平,内部放电开关管 T 导通,输出端 Vo 输出低电 平,当有一个外部负脉冲触发信号加到 Vi 端。并使 2 端电位瞬时低于,低电平比 较器动作,单稳态电路即开始一个稳态过程,电容 C 开始充电,Vc 按指数规律增长。当 Vc 充电到时,高电平比较器动作,比较器 A1 翻转,输出 Vo 从高电平返回低电 平,放电开关管 T 重新导通,电容 C 上的电荷很快经放电开关管放电,暂态结束,恢复稳 定,为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见下图 2-4。 图 2-4 单稳态触发器波形图 暂稳态的持续时间 Tw(即为延时时间)决定于外接元件 R、C 的大小。 Tw=1.1RC 通过改变 R、C 的大小,
20、可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳 态电路作为计时器时,可直接驱动小型继电器,并可采用复位端接地的方法来终止暂态, 重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接,以防继电器线圈反电势损坏内部 功率管。 (2)555 定时器组成施密特触发器 电路如图 2-5 所示,只要将脚 2 和 6 连在一起作为信号输入端,即得到施密特触发器。 下图 2-6 画出了、Vi 和 Vo 的波形图。 设被整形变换的电压为正弦波,其正半波通过二极管 D 同时加到 555 定时器的 2 毕业设计用纸 共 25 页 第 9 页 脚和六脚,得到的 Vi 为半波整流波形。当 Vi 上升到时,Vo 从高电
21、平转换为低电 平;当 Vi 下降到时,Vo 又从低电平转换为高电平。 回差电压: V= 图 2-5 555 构成施密特触发器 图 2-6 555 构成施密特触发器的波形图 (3)555 定时器构成多谐振荡器 如图 2-7,由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器,脚 2 与脚 6 直接相 连。电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外接触发信号,利用电源通过 R1、R2 向 C 充电,以及 C 通过 R2 向放电端放电,使电路产生振荡。电容 C 在 和之间充电和放电,从而在输出端得到一系列的矩形波,对应的波形如图 2-8 所示。 图 2-7 555 构成多谐振荡器 图
22、2-8 多谐振荡器的波形 输出信号的时间参数是: T= =0.7(R1+R2)C 毕业设计用纸 共 25 页 第 10 页 =0.7R2C 其中,为 VC 由上升到所需的时间,为电容 C 放电所需的时间。 555 电路要求 R1 与 R2 均应不小于 1K,但两者之和应不大于 3.3M。 外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,555 定时器配以少量的元件即可获得 较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此,这种形式的多谐振荡器应用很广。 (4)555 定时器组成占空比可调的多谐振荡器 电路如图 2-9,它比图 2-7 电路增加了一个电位器和两个引导二极管。D1、D2 用来决 定电容充
23、、放电电流流经电阻的途径(充电时 D1 导通,D2 截止;放电时 D2 导通,D1 截止) 。 图 2-9 555 构成占空比可调的多谐振荡器 占空比 可见,若取,电路即可输出占空比为 50的方波信号。 2.3.2CD40106 引脚图引脚图 CD40106 由六个斯密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密 特触发 器功能的反相器。触发器在信号的上升和下降沿的不同点开、关。 毕业设计用纸 共 25 页 第 11 页 图 2-10 CD40106 引脚图 2.3.3 CD4553 引脚及功能引脚及功能 CD4553 是 3 位十进制计数器,但只有 1 个输出端,要完成 3 位输出,采用
24、扫描输出 方式,通过它的选通脉冲信号,依次控制 3 位十进制的输出,从而实现扫描显示方式。 引脚功能: CLOCK:计数脉冲输入端,下调沿有效。 CIA、CIB:内部振荡器的外界电容端子。 MR:计数器清零(只清计数器部分) ,高电平有效。 LE:锁定允许。当该端为低电平时,3 组计数器的内容分别进入 3 组锁存器,当该端 为高电平时,锁存器锁定,计数器的值不能进入。 DIS:该端接地时,计数脉冲才能进行计数。 DS1、DS2、DS3:位选通扫描信号的输出,这 3 端能循环地输出低电平,供显示器 作为位通控制。 Q0、Q1、Q2、Q3:BCD 码输出端,它能分时轮流输出 3 组锁存器的 BCD
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