畢業(yè)論文基于電氣控制柜的設計說明

1、畢業(yè)設計報告課題：基于電氣控制柜的設計系 部：電氣工程系專 業(yè)：電氣自動化班 級：自動化091姓 名：徐 偉學 號：0902053124指導老師：汪倩倩2012212目 錄摘要 1第一章 序言 31.1 分析現(xiàn)狀31.2 智能搖頭風扇系統(tǒng)的簡介31.3 本章小結3第二章 系統(tǒng)硬件設計 42.1 系統(tǒng)總框圖42.2 單片機的選型42.2.1 STC89C52RC單片機部構42.2.2 STC89C52RC的引腳明62.2.3 STC89C52原理圖82.3 AD芯片的選型82.3.1 ADC0804簡介 82.3.2 ADC0804原理圖 102.4 E2PROM芯片的選型112.4.1 AT2

2、4C02簡介 112.4.2 I2C總線工作理112.4.3 E2PROM原理圖 132.5 液晶顯示器的選型132.5.1 管腳功能132.5.2 操作控制 132.5.3 字符集142.5.4 指令集 142.5.5 控制器時序說明152.6 步進電機驅動芯片的選型 162.6.1 TA8435簡介 162.6.2 TA8435細分工作原理 182.6.3 TA8435原理圖 182.7 步進電機簡介 192.8 本章小結 20第三章 系統(tǒng)軟件設計213.1 系統(tǒng)總體的軟件流程圖 213.2 AD芯片程序 213.3 1602液晶程序 223.4 TA8435芯片程序 243.5 EEPR

3、OM芯片程序243.6 本章小結 27第四章 系統(tǒng)的安裝與調試284.1 系統(tǒng)硬件的安裝與調試284.1.1系統(tǒng)硬件的安裝284.1.2 系統(tǒng)硬件的調試294.2 系統(tǒng)軟件的調試294.2.1 編譯軟件keil uvision簡介294.2.2 系統(tǒng)軟件程序的調試304.3 本章小結 30結束語31辭32參考文獻33附錄1 原理圖34附錄2 PCB圖3511 / 16基于電氣控制柜的設計摘要：現(xiàn)在市場上的許多風扇都有搖頭功能，但是搖頭的角度是90度固定不變的，而有時候人們希望風扇搖頭的角度可以調節(jié)，搖頭的速度可以調節(jié)，這時候原來固定搖頭角度的風扇就不能滿足人們的需要。本次畢業(yè)設計針對這個問題，

4、提出了設計一個可以調節(jié)電風扇搖頭角度，并且可以調節(jié)電風扇的搖頭速度的智能搖頭風扇。這個裝置做好之后還可以應用到比如太陽能采光板的跟蹤采光系統(tǒng)、園林的智能灌溉系統(tǒng)等其他應用領域中。本課題設計的思路是:先用AD芯片采集電位器的模擬量，通過AD芯片把模擬量轉換為對應的數字量，即設定的風扇搖頭角度,并在液晶上顯示出來。然后STC89C52RC單片機通過這些數字量來控制步進電機驅動芯片TA8435,最后由TA8435來控制步進電機旋轉角度，使風扇能夠在設定的角度圍（0度到360度）搖頭，同時通過控制電機的頻率，從而控制電機搖頭的速度。本設計還使用了E2 PROM對預設角度值，搖頭速度的斷電保存。關鍵詞：

5、單片機 風扇 搖頭 步進電機第一章 序 言11基本思路電氣控制柜設計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規(guī)律、能保證電氣安全與滿足生產工藝的要求，就可以說是一種好的的設計。但為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。這些設計包括電氣控制柜的結構設計、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設計與各部分的電器裝配圖與接線圖設計，同時還要有部分的元件目錄、進出線號與主要材料清單等技術資料1.2電氣控制柜總體配置設計 電氣控制柜總體配置設計任務是根據電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統(tǒng)劃分為幾個組成部分(這些組成部分均稱作部件)，再根據電氣控制柜的復雜程度，把每一部件

6、劃成若干組件，然后再根據電氣原理圖的接線關系整理出各部分的進出線號，并調整它們之間的連接方式。總體配置設計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置與各部分接線關系、走線方式與使用的行線槽、管線等。 電氣控制柜總裝配圖、接線圖(根據需要可以分開，也可并在一起)是進行分部設計和協(xié)調各部分組成為一個完整系統(tǒng)的依據?？傮w設計要使整個電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開關、緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位

7、置?？傮w配置設計得合理與否關系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實現(xiàn)與其工作的可靠性、操作、調試、維護等工作的方便與質量。1.3電氣控制柜組件的劃分由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的電氣控制系統(tǒng)時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是： (1)把功能類似的元件組合在一起； (2)盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中； (3)讓強弱電控制器分離，以減少干擾； (4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起； (5)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調試，把需經常調節(jié)、維護和易損元件組合在一起。1.4在劃分電氣控制柜組件的

8、同時要解決組件之間、電氣箱之間以與電氣箱與被控制裝置之間的連線方式： 電氣控制柜各部分與組件之間的接線方式一般應遵循以下原則： (1)開關電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小與進出線數選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子； (2)電氣柜、控制柜、柜(臺)之間以與它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接； (3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接； (4)電氣柜、控制柜、柜(臺)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規(guī)格的接線端子處理。1.5本章小結 本章主要介紹了電器

9、柜設計的基本思路和一些注意事項第二章 電器柜的設計2.1電器元件布置圖的設計與繪制 電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設計依據是部件原理圖、組件的劃分情況等。設計時應遵循以下原則： (1)同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應安裝在電氣控制柜的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱； (2)強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾； (3)需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關與需經常監(jiān)

10、視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理； (4)電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結構類似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護； (5)各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸與其公差圍，應按產品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節(jié)約材料，另外便于安裝，所以設計時應計算縱向安裝尺寸； (6)在電器

11、布置圖設計中，還要根據本部件進出線的數量、采用導線規(guī)格與出線位置等，選擇進出線方式與接線端子排、 連接器或接插件，并按一定順序標上進出線的接線號。2.2 電器部件接線圖的繪制 電氣部件接線圖是根據部件電氣原理與電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連接關系，是電氣安裝、維修、查線的依據。接線圖應按以下原則繪制： (1)接線圖相接線表的繪制應符合GB6988.61993中控制系統(tǒng)功能表圖的繪制的規(guī)定； (2)所有電氣元件與其引線應標注與電氣原理圖中相一致的文字符號與接線號。原理圖中的項目代號、端子號與導線號的編制分別應符合GB5094-1985電氣技術中的項目代號、GB4026-1992電器設備

12、接線端子和特定導線線端的識別與應用字母數字系統(tǒng)的通則與GB4884-1985絕緣導線標記等規(guī)定； (3)與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個部分(觸頭、線圈等)必須畫在一起； (4)電氣接線圖一律采用細線條繪制。走線方式分板前走線與板后走線兩種，一般采用板前走線，對于簡單電氣控制部件，電器元件數量較少，接線關系又不復雜的，可直接畫出元件間的連線；對于復雜部件，電器元件數量多，接線較復雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標出接線號，不必畫出各元件間連線； (5)接線圖中應標出配線用的各種導線的型號、規(guī)格、截面積與顏色要求等； (6)部件與外電路連接時，大截面導線進出線宜采用連

13、接器連接，其它應經接線端于排連接。2.3 電氣控制柜與非標準零件圖的設計 電氣控制裝置通常都需要制作單獨的電氣控制柜、箱，其設計需要考慮以下幾方面： (1)根據操作需要與控制面板、箱、柜各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸與結構型式，非特殊情況下，應使電氣控制柜總體尺寸符合結構基本尺寸與系列； (2)根據電氣控制柜總體尺寸與結構型式、安裝尺寸，設計箱安裝支架，并標出安裝孔、安裝螺栓與接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。柜、箱的材料一般應選用柜、箱用專用型材； (3)根據現(xiàn)場安裝位置、操作、維修方便等要求，設計電氣控制柜的開門方式與型式； (4)為利于控制柜箱電器的通風散熱，在箱體適當部位設計

14、通風孔或通風槽，必要時應在柜體上部設計強迫通風裝置與通風孔； (5)為便于電氣控制柜的運輸，應設計合適的起吊勾或在箱體底部設計活動輪。 總之，根據以上要求，應先勾畫出電氣控制柜箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫出外形圖，再從對稱、美觀、使用方便等方面進一步考慮調整各尺寸比例。電氣控制柜外表確定以后，再按上述要求進行控制柜各部分的結構設計，繪制箱體總裝圖與各面門、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要為電氣控制柜選用適當的門鎖。當然，電氣柜的造形結構各異，在柜體設計中應注意吸取各種型式的優(yōu)點。對非標準的電器安裝零件，應根據機械零件設計要求，繪制其零件圖，凡

15、配合尺寸應注明公差要求，并說明加工要求。 最后，還要根據各種圖紙，對電氣控制柜需要的各種零件與材料進行綜合統(tǒng)計，按類別列出外購成品件的匯總清單表、標準件清單表、主要材料消耗定額表與輔助材料定額表等，以便采購人員、生產管理部門按設備制造需要備料，做好生產準備工作，也便于成本核算。2.4 本章小結本章主要介紹了電氣控制柜的工作原理以與基本結構，并且對所電器柜的設計也進了一些簡單的說明。第三章結 束 語通過半年多的努力，本次畢業(yè)設計已經順利的完成了。這次畢業(yè)設計綜合應用了電工電子，單片機編程等方面的知識，主要完成的工作包括：電路板的硬件設計，單片機編程，A/D芯片使用，步進電機驅動，液晶使用等方面的

16、知識。實現(xiàn)了風扇的360度搖頭角度可調，而且搖頭的速度可調，并且搖頭的角度，搖頭的速度，這些參數可以通過E2PROM進行掉電保存。但是也存在一些不足。比如控制板的體積稍大等，選型方面還可以選其他的芯片降低成本，這些問題以后還要進一步的去解決。這次的設計雖然是智能搖頭電風扇的設計，但是這種控制風扇搖頭角度和速度的方法，在我們的生活中還能有更廣泛的應用，比如在原來固定的太陽能采光板上，加上感光傳感器，在感光傳感器的信號控制下，由步進電機驅動電機跟蹤太陽采光，即可做成太陽能采光板的跟蹤采光系統(tǒng)，園林的智能灌溉系統(tǒng)可以由步進電機帶動噴水龍頭以擴大澆水圍、攝像頭的智能監(jiān)控系統(tǒng)可以使用步進電機帶動攝像頭以

17、擴大監(jiān)控圍等等通過這次智能搖頭風扇的設計，使我認識到單片機的重要性，特別是在電氣自動化控制的現(xiàn)代社會尤其重要。在現(xiàn)代社會單片機可以說是無處不在，無人不曉。由此可見單片機對于我們有多么的重要，所以我們應該盡自己的努力把它給學好。這也就是我的學習方向和奮斗的目標，盡管我離目標還很遠，但并不是遙不可與。在這次設計過程中，使我不僅在實際操作，并且在理論水平上有了很大的提高?？傊ㄟ^這個課題的設計，讓我學到了許多課本上沒有的知識，使我們受益非淺，使我認識到無論做什么事情，都要認真對待，要知道自己要做什么，怎樣才能做到，是否能夠做的更好，這就需要你認真的分析。遇到困難要與時的老師的幫助。因此我深信，沒有

18、我們解決不了的問題。我會一步一個腳印，踏踏實實的向我的目標挺進。 辭本次課題是在汪老師的悉心指導下完成的。在對本課題的設計以與論文編寫過程中，汪老師給予充分正確的指導。在此，謹向汪老師表示崇高敬意和衷心的意！同時也感所有幫助過本課題完成的其他老師以與同學的大力支持，沒有他們的積極配合，這次畢業(yè)設計也是不能完成的那么順利。通過這次畢業(yè)設計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學三年的學習成果。在這次設計中我學會了把理論和實際問題結合起來理解，讓理論來指導實踐，讓實踐來驗證理論。雖然我在這次畢業(yè)設計的過程中覺得自己有了質的飛躍，但是還需在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這幾個月的設計是對過去所學知識的系統(tǒng)提高和擴