华南理工大学广州学院

"学生研究计划"(SRP)项目结题报告书项目编号:JY140611项目名称:家用可移动式智能加湿器起止时间:2014年1月至2015年4月学生姓名:周健民学院专业:车辆工程/电子方向联系电话:13560009780电子信箱:1066078908@qq.
com指导教师:倪祥祥华南理工大学广州学院教务处制2015年4月5日项目名称家用可移动式智能加湿器项目性质√发明、设计基础性研究应用性研究社会调研项目来源√自主立题教师指导选题指导教师姓名职位/职称联系电话Email倪祥祥助教13570304356nixx@gcu.
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cn一、项目成果简介:(重点介绍特色及创新点,200字左右)在生活中,干燥的天气会使人的缺水,而加湿器能够解决这一问题,为了让加湿器的使用更加方便,我们对加湿器进行了改造.
与市场加湿器不同的是,本台加湿器为可移动智能加湿器.
多了两大功能,"可移动"和"智能加湿".
而其功能的实现通过51单片机来控制完成.

二、项目研究中使用的具体材料:(含参阅的书籍和论文目录,使用的检索目录)万用表、学生电源、电烙铁、焊锡、示波器、电机驱动芯片(MOS管)、电子元器件、洞洞板、51单片机开发板、电池、智能小车、家用小型加湿器三、项目成果形式及数量:(需另行提供、电子版和模型演示光盘等)1.
文献资料综述(1)份;2.
调查报告()份;3.
研究论文(1)份;4.
软件(1)份;5.
设计(1)份;6.
硬件研制(1)份;7.
获得专利()份;8.
心得体会(1)份;9.
实物模型(1)份;10.
其他()件,名称:清单:四、项目总结报告(以学术论文形式撰写,应包含项目实施过程中创新思维和创新实践方面收获,3000~4000字):(一)、简介1、开发背景随着人们消费水平的提高,人们更加注意养生方面,然而,在日常生活中,伴随着季节的更换,当夏天或冬天来临的时候,炎热或干燥的天气会使很多人的皮肤缺水而干燥,嗓子干痛,所以需要一些设备来增加空气的湿度,让房间里边的舒适.
加湿器能够解决这一问题,但是现在的加湿器都不是很智能,需要有固定的地方提供电源,而且如果要移动加湿器的位置的话,需要人工移动它,而且必须考虑到有电源的位置,为了让加湿器的使用更加方便更加智能,我们对加湿器进行了改造.

2、研究内容、研究方法及主要技术实现目标设计了基于单片机STC12C5A60S2系统控制的两轮可移动小车.
在该小车实现可控制系统结构下,车子上面附加一台家用小型加湿器,这样就实现了家用可移动智能加湿器的完整控制,精确度较高,试验表明可以利用单片机来控制加湿器和小车的工作.
多了两大功能,"可移动"和"智能加湿",而其功能的实现通过51单片机来控制完成.
在单片机系统结构的基础上,附加了电机驱动模块,以及超声波控制模块,使加湿器小车能够智能避障.
单片机由于其结构简单,价格低廉,目前得到了广泛的应用.
如果能用单片机代替上述专用控制卡及数字处理芯片,无疑会进一步拓宽单片机的应用范围,对降低系统成本,简化系统结构具有现实意义.
3、实现目标简而言之,我们这次研究的目标是将以往传统的加湿器经过改装、重组,写入程序后改变为可移动式智能加湿器,最重要的就是多了两大功能,"可移动"和"智能加湿",而其功能的实现通过51单片机来控制完成,附加了超声波模块控制,使其能能够智能避障,我们要达到的目标就是让加湿器用起来更方便,更简单,让使用者用的放心,宽心.

(二)、设计流程控制器的模块的选择我们采用STC公司的STC12C5A60S2单片机作为主控制器,STC公司的单片机内部资源比起ATMEL公司的单片机来要丰富的多,它在5V供电情况下,最多支持80M晶振、且内部有512B的RAM数据存储器、片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器、1K的EEPROM、8个中断源、4个优先级、3个定时器、32个IO口、片机自带看门狗、双数据指针等.

电机、电机驱动器的选择采用步进电机,步进电机精度比普通电机高,易于控制,可以通过单片机pwm输出来控制速度,采用电机驱动芯片L298N.
L298N为单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,可直接的对电机进行控制,无须隔离电路.
通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,非常方便,亦能满足直流减速电机的大电流要求.
调试时在依照芯片手册,用程序输入对应的码值,能够实现对应的动作.

电源模块选取在本系统中,需要用到的电源有单片机的5V,L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V.
所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠.
用9V的锌电源给前、后轮电机供电,然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电.
因此为了方便,这里我们采用12V电源给电机供电,再用LM1117转换成5V电源给单片机使用.

电源电路、系统电路、驱动电路设计电源电路系统电路驱动电路5、加湿器的控制设计了一块既可以让小车工作又可以加湿器同时保持工作状态电路转换模块,如下图.
并在加湿器与小车加上固定支称板,使加湿器能在小车上面工作.

6、超声波模块、报警模块(三)、设计中遇见问题及解决方案在设计过程中不断的出现了各种问题,在大家的努力下都一一解决了,但我印象最深的还是当电源打开后,按动遥控器上的按钮,小车居然没有反应.
我们首先想到的是遥控器没电了,才没控制到小车,所以才没动.
但我们检查遥控器电池是有电的,所以就把问题锁定在了小车上.
所以我们检查了小车的各个节点是否通电,因为我们怀疑是小车线路的某一部分短路或者短路了,小车才没有动的.
大家检查了一边又一遍,问题是出现在红外线接收头上的输出引脚不知道什么时候断开了.
当输入引脚断开后,红外线接收头是接收不到遥控器发出的信号的,所以小车自然也就不会动了,而我们要做的就是用电烙铁融化焊锡来把输出引脚接上,表面能看到的问题我们已经解决,不过还是不能启动小车,我们又检查了遥控器的电源,各线路之间的接点及各个元器件是否已经损坏了,在经过一系列的检查后并没有那里出现错误.
所以我们把疑点定在了遥控器芯片内的程序上,于是我们又重新给要控制写入代码,多次检验是否正确后在组装好遥控器进行测量,这样就解决了我们在试验中的第一个问题.
还有一次是电源电压过低导致不能启动,当我们给电池充满电后还是不能没有改善.
我们又进行了各部分的测量,发现了问题出现在我们设计的用大容量电池给小车供电的稳5V输出板好像出现了问题,导致电池经过转换器后输出的电压没达到5V.
所以还是不能带动小车,于是我们有重新设计和链接了这块板,稳定直流源设计的一般思路是让输入电压先通过电压变压器,再通过整流网络,然后经过滤波网络最后经过稳压网络.
以全波整流电路作为整流网络,以极性电容作为滤波网络,采用固定式三端集成稳压电路7805和7905设计制作连续可调的双极型直流稳压电源.
于是我们只好重新画出电路图,再通过电路图把所需的元器件链接在电路板上,着我们就可以将原本是7V的电池与电压输出为5V的电源电压了.
在这段时间中其实还有更多的问题出现,不过都被大家的共同努力所征服了,所以发现问题没什么大不了的,最重要是能找到办法解决问题,那才是去的进步的阶梯.

在解决以上问题时,我们又有了新的想法,就是利用超声波模块的来改善小车移动的问题,买了一两个超声波模块,经过长达几周的实验调试,发现小车真的能够实行智能避障.
顿时欣喜若狂,终于能够达成我们之前的想法.
家用可移动式智能加湿器做成了.

(四)、项目调试和结果经过所有测试后,满足了我们的一切要求,首先是能让加湿器在跟小车为一个整体,当加湿器加满水后小车能够载着加湿器移动,这样就不用人工移动加湿器,小车是移动和智能避障都是通过超声波模块来控制的,这样小车就能够自行房间里头随意移动,随意加湿,小车和加湿器共用一个电源,这样就能直接充放电了,然而小车和加湿器的输入电压是不同的,所以要检验我们设计的稳5V电压输出电源模块是否能实现让小车和加湿器都正常的工作.

(五)、个人收获和总结努力就有收获,人人都能成功,有句话说的好,有些事情不尝试一下,连失败的机会都没有.
经过了这么长时间的努力,我们团队的家用可移动智能加湿器终于全部完成了,虽然这只是一个小小的物品,但这里面包含了我们团队的这几十周以来的努力.
我们团队成立的时间虽不长,但在整个发展的过程中我们一直在探寻如何将将一项事情做好.
团队的成员经常性的召开会议,相互交流.
有时还邀请学校里一些比较有经验和在某些方面比较擅长的同学一起交流,刚开始时我们觉得这样的活是很简单的,但经过了这段时间的了解后,我知道很多是都是看起来容易做起来难的.
想法简单,实践起来确实很困难,特别是设计的需要开发大脑资源和充分的想象力,还有要准备多次的修改,好的方案都是在多次修改中完成的,有时候出现一些你根本不懂的问题需要你去解决,这都是常见的事,所以边学边做也是当务之急,在这段过程中,我觉得在各方面的的水平也得到了提高,关键是自主学习和请教,不会的有高手在人间,天外有天,人外有人,那里都有很多的精英,也许你不懂的对别人来说就是很简单的问题.
在这段过程中,除了要对自己以前学到的理论知识和现在为了解决小车出现的问题学到的知识进行实践之外,还要学会处理大家之间的关系.
因为我们是一个团队,我们必须学会在分工合作的同时又能密切的联系在一起,只有这样才能更有效和更快的完成我们的任务.
回想起来,刚开始接到报名表的时候根本没有想过这件事会做那么久才完成,其实,几个月下来,才发现自己在这两年学到的知识太少太少了,专业性的知识只接触个皮毛,设计一个这样的小东西都要飞那么多的精力,以前学到的很多东西都要重新学过,还有很多是没有学过的,需要自己去学习.
在设计这段时间,充分的让自己了解的更多,更全面.
通过与其他同事的交流,间接的了解一些规范、控规方面的内容,发现了很多在这些方面很厉害的人才.
总体来说,我觉得这次的设计研究还算是比较满意的.
首先,我们满足设定给自己的最低要求:我们成功完成了能够让加湿器变得更智能更方便的的作品,虽然与我们刚开始时打算的达到的目标还有一定的距离.
其次,我还提高自己对组装和设计的应用水平,并学到了一些以前从来没有学过的相关知识,如PCB画板,电路设计,软件编程,上机调试.
除此之外,在多次的修整小车的过程当中,让我加深了对设计的认识我们的程序开发的水平有限,在进行设计的过程中往往遇到相当大的难度.
不过令我觉得不满意的地方还有很多:在日常的交流中不够主动积极,引致在设计过程中产生了很多困难和出现了很多不必要的错误.
我们的程序开发的水平有限,在进行设计的过程中往往遇到相当大的难度,不过办法总比困难多,只要我们用心去学习,一切困难都能迎刃而解,所以学习是解决一切困难的钥匙,我也会继续努力的学习来充实我的头脑.
然而,有一些事情单单靠个人的力量是不能够解决问题的,需通过团队讨论与交流,有时还得请教师兄、指导老师和专业人员,只有这样一切问题都会迎刃而解.
所以做事方面要虚心请教他人.

项目实施过程中存在的问题和建议:存在问题是:自己的专业知识不足,在这一方面,很少实践到.
做事有时只考虑自己的想法,没有查询资料或请假他人.

建议:多多查询资料,补充自己在理论知识,多多做实践,让问题在实践中得到解决,在做某些事情时,多多向他人请教.

六、诚信承诺:我承诺在SRP计划项目实施过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,本人在项目成果中除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的情况.
如有违规行为,我愿承担一切责任,接受学校的处理.