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【基于单片机的遥控开门装置】是一种智能化的寝室门禁解决方案,旨在提高生活便利性,减少因手动开门带来的不便。该设计利用单片机控制技术,通过遥控器实现远程开门,尤其适用于大学寝室环境。 单片机在该装置中的核心作用是作为控制器,它集成了中央处理器CPU、RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)、I/O接口和中断系统等功能,形成一个微型计算机系统。单片机的优势在于低功耗、易安装和调试,使得整个系统的电路设计更为简洁高效。 设计中,电动机通过齿轮系统与门锁连接,以实现远程操控开门。齿轮的选择至关重要,方案一采用了圆柱齿轮,虽然传动效率高,但由于只能在同一平面上传动,安装电动机时会遇到困难。方案二使用圆锥齿轮,可以改变传动方向,使电动机能够水平安装,同时具备寿命长、负载能力强、噪音低等特点,适合寝室环境。方案三的涡轮蜗杆虽然有自锁性,但因为会导致门芯无法自动弹回,影响开门效果,所以被排除。 电池作为动力来源,需要既能驱动设备工作又小巧便携。锂电池因其高电压、高功率承受力、轻便以及较长的使用寿命成为首选,尽管成本相对较高。相比之下,铅酸电池虽便宜,但重量大、寿命短,且对环境有一定污染。 控制部分选择了单片机,它能够接收遥控器信号,执行开锁命令。单片机的远程控制功能使得用户无需离开座位即可开门,极大地提高了便捷性。此外,单片机的低功耗特性确保了电池续航,减少了频繁更换电池的需求。 这个基于单片机的遥控开门装置巧妙地结合了硬件和软件,通过优化齿轮系统、电池选型和单片机控制,实现了寝室环境下安全、便捷的遥控开门功能。这一设计充分体现了科技对日常生活的影响,展示了互联网技术在提升生活质量上的潜力。
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2012 年省高校大学生机械创新设计大赛
基于单片机控制的遥控开门装置
设
计
说
明
书
参 赛 者:
指导教师:
参赛单位:南 昌 航 空大 学
二 0 一二年五月
. . . .
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基于单片机控制的遥控开门装置设计说明书
设计者:~~~~~~~~~~~~~~~~~~
指导老师: ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
参赛单位:航空大学
摘要:立 足 于 生 活 中 的 小 细 节 , 以 生 活 为 行 动 基 础 来 为 人 们 提 供 方 便 。 设 计 在 寝
室 使 用 的 遥 控 开 门 装 置 。 该 装 置 制 作 简 单 、 操 作 方 便 、 实 用 性 强 。
关键字:单片机;遥控;寝室;开门
1 研究背景与意义
随着时代的进步,人们的生活节奏也日愈加快,在这个快节奏的时代里,任
何影响生活节奏的事都会逐渐被取代。而大学寝室更在大学里生活得最久,陪伴
大学四年,同时也是最贴近生活,最能表现个人生活特色的地方。在寝室手动开
门就成了一个非常头疼的事!每每在有人敲门时,要放下手中的事来手动开门。
这给学生带来很多不必要的麻烦。这时一种不要走到门前的遥控开门装置就很需
要了。
图 1 图 2 图 3
现如今寝室大多为拧转式锁(图 1)。旋转锁芯(图 2)实现带动锁栓(图 3)开
门的同时将带动一个弹簧旋转,锁芯旋转大约 90 度后,达到开门效果,并同时
固定锁栓;关门时靠弹簧的扭力将锁栓弹出达到自动锁门的功能。
近年来,国外科技工作者申请了大量的自动开门专利,但大多适用于各种庭
院门、栅栏门、别墅门等,对于学生宿舍这种普通旋转式门锁的自动开关研究甚
少。
该装置可实现在寝室围用遥控器控制电路,带动锁芯实现开门,并在开门后
电路能够自动断开回到未开门状态,以此保护电机和控制装置。
2 设计方案
为了实现设备操作简单方便,设备要求由电路控制,而且电路开关应该随齿
轮转动而闭合或断开;为了保证设备使用安全和经济实惠,设备要求电池电压不
能大于 36V,电路设计要求简单,接线口应接触良好;为了设备固定方便,齿轮
应该质量轻、体积小。
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2.1 齿轮选择
本装置需要一对齿轮来传递动力,并有减速效果。
方案一;用圆柱齿轮连接电动机和锁芯,利用圆锥齿轮传动的速度和功率
围很大,传动效率高,对中心距的敏感性小,互换性好等特点很好的设备衔接起
来。但是它只能传动同一平面的运动,这样就使电动机固定起来非常困难。
方案二;用圆锥齿轮连接电动机和锁芯,利用它可以改变设备的传动方向,
使电动机可以与门面水平,是电动机固定起来方便。而且它寿命长,具有高负
荷承载力,降噪和减震好。相对其他齿轮,它重量轻,成本低,易于成型,
润滑性好。
方案三;用涡轮蜗杆连接电动机和锁芯,首先可以得到很大的传动比,比交
错轴斜齿轮机构紧凑 而且两轮啮合齿面间为线接触,其承载能力大大高于交错
轴斜齿轮机构。蜗杆传动相当于螺旋传动,为多齿啮合传动,故传动平稳、噪音
很小 。但是它具有自锁性,使门芯不能与时弹回,影响开门效果,而且它传动
效率较低,使用时磨损较。
考虑到齿轮需要改变传动的方向,使电动机固定方便;而且蜗轮蜗杆自身
会产生自锁现象,使设备无常工作,所以选择方案二
2.2 电池选择
所需电池首先要可以带动设备正常工作,一方面要提供足够电流使开关控制
能够工作,另一方面要提供足够大的功率是连接门芯的齿轮可以正常转动。其次,
电池应该质量轻、体积小,方便固定在设备上。
方案一:锂电池,它额定电压高,具备高功率承受力,而且重量轻,相同体
积下重量约为铅酸产品的 1/5-6;,而且使用寿命较长,但产品成本较高。
方案二: 铅酸电池,铅酸电池的循环寿命差,能大电流放电,比较重,装
配不方便而且铅和硫酸都污染环境,但是比锂电池便宜。
综合考虑,选择方案一
2.3 控制选择
开关控制首先要可以远程控制,并要操作简单
方案一:单片机,单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路
技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、
多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小
而完善的计算机系统。单片机安装简单、调试工作量小而且方便,最重要的是它
功耗较低,对电路的要求不高。
方案二:继电器,继电器的控制是采用硬件接线实现的,是利用继电器机械
触电的串联或者并联与延时继电器 T 的之后动作等组合形成控制逻辑,只能完成
既定的逻辑控制。继电器控制逻辑是依靠触电的机械动作实现控制,工作频率底,
毫秒级、机械触电有抖动现象。
经过我们多次调试发现,单片机不但出现故障比较少而且故障排除简单,可
满足装置一些特殊要求,改动方便。而继电器则出现许多故障,因为它机械触电
有抖动现象,严重影响设备开门效果。综合考虑,我们选择方案一。
2.4 开关选择
当减速电机带动锁芯将门开启后的瞬间,需要使得电机迅速停止运转,防止因
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