智能抗风广告牌的设计(编辑修改稿)

智能抗风广告牌的设计(编辑修改稿)内容摘要：

使用的是 +5V 作为额定电源电压。 该芯片主要起到保护驱动芯片BTN7971B 的作用。 表 244 电气特性的典型值表 表 SN74LS244 引脚的属性 表 SN74LS244 的逻辑功能 输入 输出 G A Y L L L L H H H X Z 型号 tPLH tphl PD 54LS244/74LS244 12ns 12ns 110mW 引出端符号 引脚属性 1A1~1A4,2A1~2A4 输入端 /1G, /2G 三态允许端 (低电平有效 ) 1Y1~1Y4,2Y1~2Y4 输出 9 图 SN74LS244 的内部逻辑图 电机驱动电路 电机驱动系统的核心是 BTN7971B 电机驱动芯片和 SN74LS244N 三态缓冲器，由一片 74LS244 与四片 BTN7971B 一起组成电机驱动系统，每两片 7971 构成一个H桥，驱动一个电机，而 74LS244 主要起到缓冲而保护电机驱动芯片 BTN7971 的作用。 电机驱动电路原理图如图 所示。 图 电机驱动电路原理图 10 370 减速电机 本次设计使用的电机是 370 减速电机，一共使用了两台，该电机的参数如表 所示。 其中 P = T * n / 9550 ， T = 9550P / n （ P：功率，单位‘千瓦’，符号‘ kw’； T：扭矩，单位‘牛米’，符号‘ Nm’； n：转速，每分钟转数，符号‘ r / min’； 9550：常数）。 在本设计中电机的功 率 P 为 ,其实物如图 所示。 图 370 减速电机实物图 表 370 电机参数 注：此参数表只是在 3V、 6V、 12V 和 24V 这几种电压状态下每一种电压的两种情况，其他的不再详述。 电压V 空载转速 rpm/min 负载转速 rpm/min 减速箱长 约 mm 额定力矩 m 堵转力矩 m 堵转电流 A 空载电流 A 减速比 1:00 功率 W 重量 约 g 负载电流 A 3 6 5 27 8 50 1 500 96 3 681 545 15 1 80 6 12 10 27 12 70 2 500 80 6 1363 1090 15 1 2 80 12 11 9 27 12 70 2 500 12 1250 1000 15 1 2 80 24 6 27 68 2 500 1 24 863 960 15 2 1 80 11 传感器的选择 本次设计需要使用的传感器有两种，一种是能够检测到风速的传感器，另一种是能够实现限位开关功能的传感器。 在这次设计中，这两种传感器属于及其重要的硬件之一，要能实现智能，必须得有这两种传感器，缺一不可。 根据设计需要，风速传感器只需使用一台，限位开关传感器至少需要两个。 风速传感器 在现实生活中，三杯式风速传感器是使用较多的户外风速传感器。 三 杯式风速传感器由壳体、风杯和电路模块等组成，内部集成光电转换机构，传感器壳体和风杯采用铝合金材料。 整体具有非常可靠的电磁干扰抗击能力，能保证主机可以在－ 20℃～＋ 50℃ ,湿度 35％～ 85％（不结露）范围内均能正常工作。 此三杯式传感器根据信号输出的类型不同，其他参数也有所不同，表 所示是几种输出信号类型不同的传感器的参数。 本设计使用的是电压输出型 JLFS2 风速传感器，其实物及信号输出定义如图 所示。 表 三杯式风速传感器的参数 输出信号类型 输出信号值 供电电压（ V） 最大功耗 量程 启动风速 电压输出型 05V 924V MAX≤ 200mW 0— 30m/s 电流输出型 420mA 1224V MAX≤ 700mW 脉冲输出型 NPN 输出、PNP 输出、NPN 输出带内部上拉（ 欧） 1224V 或5V 供电 MAX≤ 200mW RS485 通讯型 12 （ a）风速传感器实物 （ b）信号输出定义 图 JLFS2 风速传感器实物及其信号输出引脚定义 限位开关传感器 限位开关传感器的种类很多，比如红外式，接触式等等。 根据本次设计的要求，开关传感器所需工作的环境，本人选择了 E18D80NK 红外光电开关漫反射式避障传感器。 这是一种集发射与接收于一体的 NPN 常开型光电传感器，其输出是数字信号，当有物体遮挡时输出为 0，无物体遮挡时输出则为 1，检测距离可以根据需要在一定的范围内进行调节。 此传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、易于装配、价格便宜、使用方便等特点，广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合。 其实物如图 所示。 E18D80NK 传感器的技术参数如下 : （ 1） 供电 电源： 100mA/5V 供电； （ 2）输出电流： DC/SCR/继电器 （ 3） 消耗电流： DC25mA； （ 4）响应时间： 2ms； （ 5）指向角：≤ 15176。 ； （ 6） 有效距离：在 380cm 内可调； （ 7）工作环境温度： 25℃到 +55℃； （ 8）标准检测物体：太阳光 10000LX 以下， 白炽灯 3000LX 以下； （ 9）外壳材料：塑料； （ 10）尺寸：直径为 17mm，长度为 45mm； 图 E18D80NK 13 （ 11）引线说明：红色为正极，绿色为负极，黄色为信号输出。 键盘的设计 键盘是微机应用系统中最常用的输入设备，在单片机应用系统中，操作人员通常是通过键盘向单片机系统输入指令、地址和数据，实现简单的人机通信功能。 而键盘实际上是一组按键开关的集合，平时按键开关总是处于断开状态，当按下键时它才闭合。 虽然本次设计的是智能抗风广告牌，但考虑到操作员对系统的维护以及广告的更换等原因，不得不设计一套键盘。 键盘的结构一般有独立式键盘与矩阵式键盘，因为本次设计所需要的按键数并不多，所以就设计了独立式键盘。 本 次设计的键盘一共有八个按键，实际用到了四个，流出了四个裕量，以备以后对系统做改进之需。 电路原理图如图 所示。 键盘中所用到的四个按键的功能分别是： （ 1） 1号按键的作用是当广告牌的收放是处于手动状态时，一直按着 1号按键， 广告牌就收起，直到停止对按键的使用或者广告牌也收到位； （ 2） 2 号按键的作用是当广告牌的收放处于手动状态时，一直按着 2号按键， 广告牌就被放下，直到停止按 2号按键或者广告牌已放到位； （ 3） 3 号按键起广告牌收放的自动和手动切换的作用，软件部分设计是使广告 牌一开始处于自动收放 的状态，当按下按键 3时，就切换成手动收放状态 了，再按一次，就变成自动收放状态了； （ 4） 4 号按键的作用是控制广告牌四周的 LED 等的开和关。 图 键盘电路原理图 14 显示器 为了使广告牌的维护人员到现场对广告牌的维护更方便，因此本系统还设计了显示器，显示器的作用就是方便查看广告牌的收放情况以及风速的大小和等级等信息。 因为显示器对电路的要求很高，所以本次设计并没有自己做电路，而是直接使用龙邱智能科技的 OLED 显示器模块，此显示器的分辨率为 128*64，显示屏的尺寸为 吋， 整个模块的尺寸为 *。 显示器模块一共有 7只引脚，分别为 GND（地） ,V（ 电源） ,DO（ CLK 时钟） ,DI（ MISO 数据） ,RST（复位） ,DC（数据 /命令） ,CS（片选）。 在实际应用中， CS端不用再接，因为本模块已经接地了。 只需 4只引脚与单片机的 I/O 口相接，另外两只引脚一只接地，一只接 + 电源给显示器模块供电，其实物如图 所示。 图 OLED 显示器模块实物 散热器 本次设计控制系统硬件部分有些庞大，需要的电 源很多，使用的芯片很多，整个控制系统硬件会散发出一定的热量，为了降低温度，使系统能够更好更安全的正常工作，所以给系统加了散热器。 在设计时，给发热量相对较多的芯片都加上了散热片，最后再给整个中心控制系统加上一个散热扇。 使用的散热扇是台式电脑主机的 CPU 上专用的 AVC7015 散热扇，其电器参数如下： 15 (1)尺寸： 70mm*70mm*15mm； (2)工作电压： 12V； (3)额定电流： ； (4)额定功率： (5)轴承：单滚珠轴承。 此电扇在工作状态下，扇叶的杀伤力还是挺大的，因此，为了 人身安全，本人给其加上了一个防护铁网。 广告牌机械系统 广告牌的机械系统，是本次设计的控制对象，也是核心部件。 这一部分，受本地资源条件的限制，做起来有一定难度。 这一部分是整个设计的核心，其能否很好的实现，至关重要，所以要考虑的东西很多。 广告牌的设计原理及使用说明 本人设计的是两面独立的广告展板的广告牌综合体，广告的载体是普通的广告喷绘塑料纸，广告纸的载体又是一种有一定硬度、也有一定强度的软体材料，由于条件有限，本次设计就用了普通的透明塑料纸代替了广告布的载体（以下简称广告牌）， 广告纸只需固定在广告牌上即可。 每一块广告牌分别固定在一根光轴上，当控制中心驱动电机转动时，电机带动光轴转动，即可实现广告牌的收放了。 而所谓广告牌的智能抗风，是指当风速传感器检测到的风速达到系统设定值时，中央控制器会自动控制电机转动，把广告牌卷在光轴上，减小广告牌与风的接触面积，以减小对风的阻力，从而实现智能抗风。 广告牌的机械原。