緒論1.1研究背景和意義在當(dāng)今世界的科技發(fā)展水平速度很快，各種新產(chǎn)品新樣式迭代增多。各種新技術(shù)和新產(chǎn)品相繼問世，但這些產(chǎn)品大多是單一性能化的產(chǎn)品，無法實(shí)現(xiàn)多功能的重疊，存在占用空間、使用成本高、造成資源浪費(fèi)等缺點(diǎn)。在現(xiàn)實(shí)生活和工作中，人們都離不開聚會，吃飯等餐桌文化的邀請，隨著社會的飛速發(fā)展，餐桌不僅僅是吃飯的地方，更多的是人們進(jìn)行交流的場所，人們的就餐時(shí)間變長，同時(shí)也造成了食物冷卻影響食物品質(zhì)。那么冰冷的食物是無法對人們身體健康進(jìn)行保證，在這方面上餐桌還存在一定的缺陷。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外智能餐桌研究現(xiàn)狀1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國際展覽會”上，通過在場內(nèi)模擬“未來之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報(bào)警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入、智能餐桌和統(tǒng)軟件配置等。這種“未來之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場真正啟動尚需時(shí)日。目前在新加坡也有近30個(gè)社區(qū)(住宅小區(qū))近5000戶的家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)”，美國已有近四萬戶家庭安裝了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)”，相信到了21世紀(jì)將會有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。近年來隨著現(xiàn)代智能技術(shù)發(fā)展，廣大的餐飲商家各顯其能，為了吸引消費(fèi)者、搶占市場份額，智能餐桌、智能服務(wù)機(jī)器人等競相登場。2018年10月海底撈斥資億元打造智慧餐廳，從等位點(diǎn)餐到廚房配菜、調(diào)制底料、送菜等環(huán)節(jié)都融入高科技;一個(gè)月后，京東緊隨海底撈的步伐推出“未來餐廳”，嘗試將智能科技與餐飲場景相融合。目前美國有一種占據(jù)市場主流的產(chǎn)品X-10，銷售已超過1億個(gè)，設(shè)計(jì)戶型為單體別墅，應(yīng)用多為舊房改造，僅在美國便有超過400萬個(gè)家庭在使用。但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并不適合在我國原樣照搬使用應(yīng)用。三星從今年春節(jié)后，開始在中、韓兩國同時(shí)推出其智能家居系統(tǒng)，通過機(jī)頂盒和網(wǎng)絡(luò)，將家居自動化控制、信息家電、安防設(shè)備以及娛樂和信息中心這四部分集成一個(gè)全面的，面向?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)的家居控制網(wǎng)絡(luò)。1.2.2國內(nèi)智能餐桌研究現(xiàn)狀在我國的發(fā)展存在一個(gè)機(jī)會，智能家居產(chǎn)業(yè)競爭激烈近年來，依托于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展以及人們對美好生活的不斷追求，智能家居品類愈加豐富，隨著智能技術(shù)的發(fā)展以及各類通信協(xié)議之間的互聯(lián)互通，智能家居逐漸由單一設(shè)備走向場景化，通過不同功能的智能設(shè)備打造一體化的智能家居場景，將智能滲透進(jìn)居家生活的不同場景之中。但是由于發(fā)展初期的產(chǎn)品功能創(chuàng)新性不足以及智能家居行業(yè)巨大的市場誘惑，許多企業(yè)陷入惡性競爭，從而導(dǎo)致了產(chǎn)品功能不符合預(yù)期以及只注重產(chǎn)品表面的智能化，忽視用戶更深層次的需求以及使用體驗(yàn)等問題。最終的結(jié)果便是智能家居并沒有很好的融入到用戶的生活中，沒有切實(shí)的解決用戶在不同生活場景中遇到的問題。而我國就存在一個(gè)機(jī)遇，大量的學(xué)者，大學(xué)生學(xué)習(xí)使用單片機(jī)，使自動化越來越全面1.3研究的主要內(nèi)容本文通過PLC以及單片機(jī)的組合設(shè)計(jì)智能餐桌控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)餐桌的自動旋轉(zhuǎn)、菜品加熱等過程。主要研究內(nèi)容如下：設(shè)計(jì)出智能餐桌模型，并用來簡單說明分別描述各個(gè)模塊的組成以及作用設(shè)計(jì)出智能餐桌系統(tǒng)的控制方案，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求來設(shè)計(jì)智能控制方案對智能自助餐桌使用的相應(yīng)硬件進(jìn)行基本介紹和系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分析根據(jù)設(shè)計(jì)的智能控制方案和控制要求完成所需要的軟件以及硬件的部分組成說明，以及程序的編寫進(jìn)行實(shí)物的焊接以及調(diào)試

2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)控制要求餐桌文化是中華的傳統(tǒng)文化，在家庭和工作中都具有重要作用。在就餐時(shí)間較長，食物會變涼，使其失去原來的味道，在一些需要用手的情況下（比如剝蝦）等復(fù)雜場景會使手變得不干凈，需要洗手，手機(jī)在餐桌旁邊無法充電等問題。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)自動控制的智能餐桌系統(tǒng)對于我們的便捷生活具有促進(jìn)作用，具體功能如下：進(jìn)入餐桌的時(shí)候可以進(jìn)行自動出水洗手，自動出水以及儲存廢水在手機(jī)放置區(qū)域可以自動無線充電旋轉(zhuǎn)餐桌啟動后，檢測到有人坐在餐位前，按下餐桌啟動按鈕，餐桌開始旋轉(zhuǎn)，按下停止按鈕，餐桌停止旋轉(zhuǎn)；當(dāng)餐桌前有人，此時(shí)當(dāng)食物低于30度時(shí)，開始自動加熱，高于45度時(shí)，停止加熱；餐桌前有四個(gè)座位，每個(gè)座位有飲品區(qū)，可以通過加熱器給飲品加熱，按下飲品加熱按鈕，飲品自動加熱，當(dāng)飲品高于30度時(shí)自動停止加熱；每個(gè)座位前有一個(gè)呼叫服務(wù)按鈕，可以提供呼叫服務(wù)；2.2系統(tǒng)控制方案選擇因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)主要時(shí)完成控制部分的設(shè)計(jì)，所以在方案選擇上主要區(qū)分點(diǎn)在于不同的控制方案。接下來給出最為常見的兩種控制設(shè)備。方案一：以單片機(jī)為控制核心，其他電路輔助設(shè)計(jì)，如圖2.1所示圖2-1控制核心為單片機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖在上圖中，它的系統(tǒng)核心為單片機(jī)，在上圖中，核心部分是單片機(jī)，其余幾個(gè)部分分別是復(fù)位電路，鍵盤電路，以及各個(gè)顯示部分，還有各類指示說明，這一切都組成了交易結(jié)構(gòu)簡圖。方案二：以PLC為控制核心，傳感器，按鈕，電機(jī)為輔，如圖2-2所示。PLCPLC電源模塊傳感器信號指示燈控制按鈕執(zhí)行電機(jī)圖2-2控制核心為PLC的結(jié)構(gòu)簡圖在上圖中，它的控制核心是PLC，在上圖2-2中，它的核心是plc，它的方案其實(shí)總體上來說跟一方案是差不多，只不過控制中心變成了plc，那么plc就是控制電機(jī)，主要的就是輸入輸出信號，電機(jī)，還有傳感器模塊，傳感器模塊就是模仿輸入輸出，還有控制按鈕，比如電機(jī)啟動，停止，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)等等情況，還有指示燈，是為了給操作員肉眼可見的信號，讓操作員能夠清楚明朗的知道現(xiàn)在plc運(yùn)行到哪一部分了，在兩種方案選擇中，都有各自的優(yōu)勢，首先來看方案一，方案一采用的是單片機(jī)，單片機(jī)的優(yōu)勢很明顯，各方面都有不錯(cuò)的優(yōu)勢，比如單片機(jī)小巧方便，市面上多用于51和32單片機(jī)，32單片機(jī)成本稍微貴一些，成本大概在幾十塊錢一片，51單片機(jī)成本則低很多，在力創(chuàng)商城上面就可以購買，幾塊錢就能買到，還有各類小的傳感器，價(jià)格都不是很高，比較實(shí)惠，但是也有一定的缺點(diǎn)，缺點(diǎn)就是需要有強(qiáng)大的知識背景，比如有很多電路，一些隔離電路，變換電路，AD和DA的相互轉(zhuǎn)換等等，此外，單片機(jī)對于C語言也需要有一定的基礎(chǔ)掌握，對于知識背景方面要求的比較多，然后來看方案二，方案二采用的是Plc，它的優(yōu)點(diǎn)在于它這個(gè)控制器是一個(gè)整體，輸入輸出接口都在，不需要單獨(dú)設(shè)置，只需要根據(jù)梯形圖，也就是plc的編程語言，進(jìn)行了解，但是這方面難度也是很低的，而且很多的plc，比如西門子1200系列，和200，300系列等西門子PLC中，都有自己的下載接口，只需要一根網(wǎng)線，就能鏈接plc以及組態(tài)王進(jìn)行在線下載和調(diào)試，運(yùn)用總的來說很簡單，對于編程方面要求的不多，但是電路常識有一定的要求，都是以安全起見，但是plc控制器里面也有一些很好的保護(hù)，隔離器件等等，特別是在工業(yè)背景下，plc在工廠比單片機(jī)使用的更多，穩(wěn)定性，可靠性，都比單片機(jī)強(qiáng)很多綜合考慮單片機(jī)更加小巧且方便，但是無法選擇大的直流電機(jī)，在旋轉(zhuǎn)餐桌方面效果差強(qiáng)人意，在溫度控制方面單片機(jī)有著優(yōu)勢，在旋轉(zhuǎn)方面plc控制直流電機(jī)有著優(yōu)勢，最后我覺得以單片機(jī)以及plc組合制作智能餐桌的控制方案綜合兩個(gè)方案的所有分析，最終考慮到單片機(jī)是小電流，而plc是380三相交流電，這個(gè)能帶動直流電機(jī)，所以本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇兩個(gè)模塊來進(jìn)行獨(dú)立分工，獨(dú)立運(yùn)行的控制方案2.3系統(tǒng)方案分析在客人坐進(jìn)智能餐桌的時(shí)候，只能餐桌會自動識別到客人坐下，為了便于客人的用餐體驗(yàn)，我們設(shè)計(jì)了三個(gè)腳柱，相比于傳送的四腳餐桌有些一些優(yōu)點(diǎn)，也在客人用餐的時(shí)候進(jìn)行了一些小體驗(yàn)，比如無線充電，感應(yīng)出水等，無線充電是為了方便客人在吃飯的時(shí)候，看手機(jī)沒電的情況，日常情況沒電的時(shí)候，就要去充電的地方，或者不玩手機(jī)，但是現(xiàn)在很多的情況都是邊吃飯邊玩手機(jī)，搭配一個(gè)無線快充這樣也能節(jié)省碎片化時(shí)間，有利于加速人們的生活節(jié)奏，自動感應(yīng)出水是為了我們在入座的時(shí)候?yàn)榱艘恍┓奖?，比如飯前飯后洗手，中途洗手等，常見的情況就是剝蝦這種情景很油膩的情況，因?yàn)樵O(shè)計(jì)了這種感應(yīng)出水，當(dāng)用戶需要洗手時(shí)，把手放進(jìn)洗手抽屜，那里自動感應(yīng)并且出水，抽的是純凈水，在洗完手后的廢水，再設(shè)計(jì)出斜度，自動流進(jìn)廢水收集箱這是設(shè)計(jì)出的硬件配置內(nèi)容，總的來說就是出水感應(yīng)洗手，自動收集廢水，并且配置出隱藏垃圾簍。隱藏垃圾簍的好處就在當(dāng)客人在餐桌上有垃圾時(shí)，可以及時(shí)丟在垃圾簍里面，這個(gè)的方便在于可以不用專門去垃圾桶丟，而且收拾起來也很方便，比如客人剝蝦的蝦殼，以及一些零時(shí)有味道的垃圾，這樣可以及時(shí)的丟進(jìn)垃圾簍，桌面干凈并且無異味，唯一不足就是每一頓吃飯后都需要收拾垃圾簍，不然長期的垃圾簍里面的垃圾會產(chǎn)生異味，影響客人的體驗(yàn)，所以這就是隱藏垃圾簍的好處以及優(yōu)缺點(diǎn)。圖2-3三維模型圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)模塊3.1.1單片機(jī)介紹以及選型目前可選擇的單片機(jī)種類很多，給設(shè)計(jì)提供了豐富的選擇，本次設(shè)計(jì)單片機(jī)主要有選擇51系列單片機(jī)作為控制芯片，具體型號選擇AT89C51，該芯片安全性、速度快、實(shí)時(shí)性好、系統(tǒng)在掉電后的重要數(shù)據(jù)與狀態(tài)等信息不致丟失且性能價(jià)格比遠(yuǎn)大于同類芯片。實(shí)現(xiàn)控制器對智能餐桌溫度的檢測和控制，綜合分析對比了各種單片機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)后，最后確定使用51系列的AT89C51作為控制芯片。選擇這個(gè)芯片主要考慮到學(xué)習(xí)的為51系列的單片機(jī)，對傳統(tǒng)51單片機(jī)的引腳及功能比較熟悉，運(yùn)用起來相對簡單。同時(shí)該單片機(jī)可以滿足設(shè)計(jì)中各個(gè)模塊通訊的要求。除此之外該單片機(jī)的價(jià)格相對便宜，從成本、功能以及性價(jià)比上都比較符合本次設(shè)計(jì)要求。3.1.2單片機(jī)系統(tǒng)框圖圖3-1系統(tǒng)框圖本次采用的51系列單片機(jī)，全程為STc89c52系列單片機(jī)，由它來承當(dāng)核心控制器，當(dāng)然，只有一個(gè)單片機(jī)是無法進(jìn)行組成一個(gè)完整的溫度控制系統(tǒng)，那么這個(gè)時(shí)候就需要使用到一些檢測裝置，在采取溫度的情況下，采用的DS18B20溫度傳感器，它能夠精確檢查出溫度值，并且記錄下來，再進(jìn)行單片機(jī)串口，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中央控制器中，還有就是顯示器部分，采用的是LCD顯示屏，它能夠精確顯示出測量出的溫度值，還有按鍵部分，按鍵部分是直接受中央控制器單片機(jī)控制，主要是三個(gè)獨(dú)立按鍵，分別承擔(dān)三個(gè)模塊，一個(gè)是最大值設(shè)置模塊，一個(gè)是最小值設(shè)置模塊，還有一個(gè)是當(dāng)前溫度增加減少模塊，它的結(jié)果會在LCD1602顯示屏上面顯示，在顯示器可以看到當(dāng)前溫度值，最大值溫度，最小值溫度，以及清屏等功能，再然后就是繼電器以及負(fù)載，繼電器是采用的SONGLE繼電器，分別采用兩個(gè)，一個(gè)控制負(fù)載1，一個(gè)控制負(fù)載2，都受單片機(jī)中央進(jìn)行控制，負(fù)載1連接風(fēng)扇，負(fù)載2連接制熱片，當(dāng)溫度低時(shí)，繼電器1報(bào)警，并且打開制熱片，當(dāng)溫度高時(shí)，繼電器2報(bào)警，并且打開風(fēng)扇，還有一部分是藍(lán)牙模塊，可以通過手機(jī)端進(jìn)行控制溫度閾值。3.1.3溫度檢測模塊方案一：本次設(shè)計(jì)選擇DS18B20溫度傳感器，來實(shí)時(shí)獲取餐桌內(nèi)的溫度信息。此模塊使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，連線非常方便，只需一根連接線就可將單片機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與DS18B20的雙向通信?？垢蓴_功能強(qiáng)大，可以適用于環(huán)境惡劣的地方。使用范圍較廣。方案二：選擇LM35D溫度傳感器，可測量0-100℃的溫度，作為電壓值輸出。并且比較節(jié)能。此傳感器的溫度值換算較為容易，即傳感器的溫度每升高1℃，其輸出電壓隨即增加10mv。通過計(jì)算傳感器的電壓，可以很容易地得出當(dāng)前傳感器的溫度值。綜合分析對比了兩種溫度傳感器的特點(diǎn)、使用方法與使用范圍等最終確定在本次溫度檢測模塊中使用DS18B20溫度傳感器。選擇這個(gè)傳感器最主要的原因是，其為數(shù)字型號的傳感器，輸出的信號為數(shù)字信號，不用AD轉(zhuǎn)換，單片機(jī)可以直接識別處理，在建模仿真、編程測試、實(shí)物調(diào)試時(shí)都比較方便。3.1.4按鍵顯示模塊在本次設(shè)計(jì)中，要求能對餐桌內(nèi)溫度以及用戶想要設(shè)定的溫度等信息進(jìn)行顯示，選擇合適的顯示模塊有利于精準(zhǔn)的顯示相關(guān)的信息。顯示模塊有以下方案可供選擇：第一種方案:選擇數(shù)碼管，數(shù)碼管是八位數(shù)碼管，它的優(yōu)點(diǎn)是亮度高，顯示數(shù)值比較清晰，是由每一個(gè)紅線獨(dú)立進(jìn)行亮，一共有八位紅線，分別由a，b，c，d，e，f，g，h這八位接口組成，但是體積較大，一個(gè)數(shù)值就需要一位數(shù)碼管，數(shù)值多，選用的也多，而且比較耗電。第二種方案：采用液晶屏lcd12864型號，它的優(yōu)點(diǎn)很多，顯示清晰，而且屏幕夠大，但是唯一缺點(diǎn)就是貴。第三種方案:采用lcd1602液晶屏，lcd是一種工業(yè)常用型液晶屏，能夠同時(shí)顯示32個(gè)衣服，字母和數(shù)字都能完整使用，而且價(jià)格便宜，使用成本低，壽命長，屏幕大小也夠用。對比這三種顯示模塊，最終選擇使用第三種方案LCD1602液晶屏進(jìn)行顯示。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)需要顯示的信息參數(shù)適中，大概在二十個(gè)字符左右。第二種則是浪費(fèi)大屏，LCD1602較數(shù)碼管可以很好的顯示，且能耗低，性價(jià)比較好。3.1.5單片機(jī)溫度系統(tǒng)控制器總體設(shè)計(jì)圖3-2原理圖3.2PLC模塊3.2.1PLC的簡介PLC全稱是可編程邏輯控制器，用于在工業(yè)中，機(jī)械中來進(jìn)行控制機(jī)器和過程的工業(yè)計(jì)算機(jī)，這兩年的PLC發(fā)展尤為迅速，在中國這樣一個(gè)基建大國中，很多重工業(yè)，輕工業(yè)都是需要PLC來進(jìn)行控制的，在短短幾十年就取得了很大的進(jìn)步，這得益于計(jì)算機(jī)以及編程語言的進(jìn)步，而且PLC體積小巧，大概就一個(gè)手掌大小的盒子，操作也是比較簡單，通過輸入信號來進(jìn)行控制輸出信號，價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)，各個(gè)行業(yè)，各個(gè)公司都能承受，能代替人力，滿足人們的不同需求，而且抗干擾的能力較強(qiáng)，可以與廠商進(jìn)行深度定制與之工廠對應(yīng)的PLC型號，目前常用的是三菱和西門子兩大廠商，在控制結(jié)構(gòu)中也是比較簡單，內(nèi)部就包含了很多零件，可以任意搭配組成不同的效果。PLC可以分為三個(gè)部分來進(jìn)行闡述，第一個(gè)就是可編程，它采用的是梯形圖語言進(jìn)行編程，語言簡單，常用的就是線圈，I作為輸入，Q作為輸出，第二個(gè)就是控制，它能外接負(fù)載，比如電機(jī)等等負(fù)載，第三個(gè)就是邏輯，它可以根據(jù)梯形圖以及外接負(fù)載來組成一個(gè)完整的邏輯操作控制，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中就是根據(jù)梯形圖來進(jìn)行控制電機(jī)的餐桌旋轉(zhuǎn)，加熱，呼叫等功能。3.2.2PLC的選型市面上PLC的廠商很多，類型也很多，常見的廠商就有三菱和西門子以及歐姆龍，類型也非常多，三菱就有FX0系列，F(xiàn)X0S系列,FX0N系列等等，西門子就有S7-1200，S7-200，S7-300系列等，在選擇需要考慮多方面的因素，比如系統(tǒng)的基本功能需求，安全保障需求，通信需求，穩(wěn)定性需求等等方面，此外，還要綜合考慮成本問題以及兼容問題，所以在選擇PLC型號時(shí)，應(yīng)該考慮以下兩點(diǎn)：1、 PLC的硬件功能PLC的硬件功能主要指PLC的I/O點(diǎn)是否達(dá)到要求，依據(jù)是本PLC可能達(dá)到的I/O最大點(diǎn)數(shù)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的系統(tǒng)對PLC的輸入輸出口I/O口要求較低，因此選擇低速的I/O處理功能的PLC即可。2、 PLC指令系統(tǒng)的功能對于不同的體統(tǒng)，不同的要求，會選擇不同類型的PLC，大概分為大中小三類系統(tǒng)，一些小型的系統(tǒng)，只需要控制輸入輸出兩個(gè)變量，比如一些只需要打開開關(guān)這種簡單操作時(shí)，就可以選擇小型的PLC就可以滿足系統(tǒng)的控制要求，比如西門子200和300系列。對于開關(guān)成本高，而且需要接一些簡單的其他負(fù)載時(shí)，輸入輸出量也增多時(shí)，可以采用中等的PLC，比如西門子1200系列，對于一些大型的操作系統(tǒng)控制要求時(shí)，操作步驟，負(fù)載，以及模擬量都大量時(shí)，可以采用與廠商進(jìn)行深度定制經(jīng)查閱資料，根據(jù)系統(tǒng)要求和PLC型號特點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)選擇西門子S7-200系列中CPU-226型號，如圖3-3所示。圖3-3S7-200PLC3.2.3光電傳感器光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種器件。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ)，把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器也稱為光電開關(guān)，分為四種類型，（對射型，鏡面反射型，漫反射型，U型），這四種光電傳感器類型，其中常用的是對射型，一個(gè)發(fā)出，一個(gè)接收，如果物品在中間擋住了，就無法接收，就會將信號傳送給PLC。PLC再進(jìn)行判斷。本次設(shè)計(jì)選擇的光電傳感器為日本的E3JK-5M1，該類型光電傳感器適用于防爆安全要較高的場合，此類光電傳感器可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)。圖3-4E3JK-5M1光電傳感器3.2.4直流電機(jī)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成，如圖3-3所示圖3-5電機(jī)外部結(jié)構(gòu)圖本次所選擇的直流電機(jī)型號為JS-ZYT22,該電機(jī)為永磁直流電機(jī)，該電機(jī)特點(diǎn)為大功率、運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音和快速散熱，滿足餐桌就餐的環(huán)境舒適度延期。該電機(jī)的功率為500W,額定轉(zhuǎn)速為1800r/min。電機(jī)出軸為16MM，動作電壓為DC220V,圓盤尺寸為110*250MM．圖3-6JS-ZYT22直流電機(jī)3.2.5PLC系統(tǒng)IO表表3-1系統(tǒng)IO表輸入輸出I0.0系統(tǒng)啟動按鈕Q0.0餐桌旋轉(zhuǎn)I0.1系統(tǒng)停止按鈕Q0.1菜品加熱I0.2一號位置光電傳感器Q0.2一號餐桌飲品加熱I0.3二號位置光電傳感器Q0.3二號餐桌飲品加熱I0.4三號位置光電傳感器Q0.4三號餐桌飲品加熱I0.5四號位置光電傳感器Q0.5四號餐桌飲品加熱I0.6餐桌啟動旋轉(zhuǎn)按鈕Q0.6一號餐桌呼叫指示燈I0.7餐桌停止旋轉(zhuǎn)按鈕Q0.7二號餐桌呼叫指示燈I1.0一號飲品加熱按鈕Q1.0三號餐桌呼叫指示燈I1.1二號飲品加熱按鈕Q1.1四號餐桌呼叫指示燈I1.2三號飲品加熱按鈕Q1.2服務(wù)臺呼叫指示燈I1.3四號飲品加熱按鈕AIW0菜品溫度檢測I1.4一號呼叫按鈕AIW2一號位置飲品溫度檢測I1.5二號呼叫按鈕AIW4二號位置飲品溫度檢測I1.6三號呼叫按鈕AIW6三號位置飲品溫度檢測I1.7四號呼叫按鈕AIW8四號位置飲品溫度檢測3.2.6PLC接線圖在硬件接線上按照下圖3-5進(jìn)行接線，燈具的輸出通過由繼電器輸出，這樣能夠使Plc整體的安全性更好，而且繼電器保護(hù)方面措施也非常到位，對于plc方面的接線，必須嚴(yán)格按照接線圖紙來進(jìn)行，不能多線交叉接線，所有器件的正反極必須搞清楚，正反極不可接反，電線也必須插入到位，不可松動接線，plc對于輸入輸出的電流也有特定的要求，一般來說，對于輸出采用的是220v直流電，輸入采用的是24v交流電。常用的開關(guān)量輸入方式有兩種，一種是實(shí)驗(yàn)室常采用的24v交流電，這種通常在實(shí)驗(yàn)室，以及一些工作環(huán)境比較惡劣的情況下使用，另外一種是直流220v，這種直流電在家常非常常見，家用的都是220v，輸出的一般采用的是繼電器，晶閘管，常見的是用繼電器，因?yàn)楸容^安全，繼電器就可以看做一個(gè)繼電開關(guān)，安全性，穩(wěn)定性，有保障，而且價(jià)格也較為實(shí)惠。若是不經(jīng)常開關(guān)的系統(tǒng)，優(yōu)先選擇其余輸出方式。圖3-8PLC接線圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1單片機(jī)系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)4.1.1單片機(jī)主程序流程上述硬件部分設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，完成系統(tǒng)的代碼編寫。軟件開發(fā)的第一步是選擇想要使用的語言。設(shè)計(jì)的編程語言選用的是C語言。軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)的思路，對于程序功能較多、規(guī)模比較大的程序，這樣做能保證函數(shù)的清楚，便于閱讀和維護(hù)。可以分為三大模塊：檢測模塊、顯示模塊、溫度控制模塊。整個(gè)程序?qū)儆诩尚统绦颉４a的編寫和檢查在KeiluVsion5中進(jìn)行，繪制電路原理圖一般使用AD軟件進(jìn)行繪制，并在Proteus中搭建了系統(tǒng)仿真模型，最后將編寫好的程序下載到Proteus中進(jìn)行模擬。主程序調(diào)用其余子程序，接收檢測模塊的數(shù)據(jù)，接收按鍵設(shè)定的數(shù)據(jù)，將接收的數(shù)據(jù)顯示出來，并將這些數(shù)據(jù)分析、對比、處理，控制繼電器轉(zhuǎn)動。軟件主流程圖如圖4-1所示。圖4-1軟件主流程圖4.1.2檢測模塊設(shè)計(jì)檢測模塊使用DS18B20溫度傳感器采集智能餐桌系統(tǒng)內(nèi)的溫度參數(shù)。DS18B20傳感器程序設(shè)計(jì)DS18B20傳感器的驅(qū)動程序主要由四個(gè)部分組成：1.初始化功能。2.寫一個(gè)字節(jié)到DS18B20。3.從DS18B20中讀取一個(gè)字節(jié)。4從DS18B20寄存器讀取溫度。函數(shù)連接單片機(jī)和DS18B20,通過I/0口喚醒DS18B20,找到DS18B20的地址，最后通過I/O口讀取DS18B20寄存器內(nèi)的采集到的溫度值。DS18B20的程序流程圖如圖4-2所示。圖4-2DS18B20程序流程圖DS18B20的程序嚴(yán)格按照相應(yīng)的時(shí)序圖進(jìn)行。首先定義傳感器使用的單片機(jī)相應(yīng)接口，然后對溫度傳感器DS18B20進(jìn)行初始化。初始化時(shí)序圖如圖4-3所示圖4-3初始化時(shí)序圖從時(shí)序圖上可以看到，程序運(yùn)行的順序與邏輯。定義一個(gè)傳感器應(yīng)答標(biāo)志位為低電平“0”，用來判斷程序是否初始化成功。若最后標(biāo)志位結(jié)果為“0”表示初始化成功，否則表示初始化失敗。然后將傳感器的DQ即總線復(fù)位，延時(shí)一段時(shí)間，保證DQ復(fù)位成功，單片機(jī)將DQ拉高。延時(shí)一段時(shí)間，然后將傳感器的值賦予標(biāo)志位。標(biāo)志位與“0”比較，若相等，則復(fù)位成功；若不等，復(fù)位失敗，返回繼續(xù)初始化。然后寫字節(jié)到DS18B20中，用來向傳感器中寫入數(shù)據(jù)“0”或“1”。寫入的數(shù)據(jù)具體是多少，按照寫時(shí)序圖確定。寫時(shí)序圖如圖4-4所示。圖4-4寫時(shí)序圖總共寫入8位數(shù)據(jù)，首先將DQ拉低，然后延時(shí)至少六十微秒。在DQ拉低后的十五微秒是，開始對DQ進(jìn)行檢測。若為低電平，則寫入數(shù)據(jù)“0”，若為高電平，則寫入數(shù)據(jù)“1”。每寫入一位，將數(shù)據(jù)右移。然后讀DS18B20中的字節(jié)，用來讀取傳感器中數(shù)據(jù)“0”或“1”。讀取的數(shù)據(jù)具體是多少，按照讀時(shí)序圖確定。讀時(shí)序圖如圖4-5所示。圖4-5讀時(shí)序圖總共需要讀取8位數(shù)據(jù)，每次讀數(shù)據(jù)都需要六十微秒。DQ從高電平被拉低至少一微秒。若DQ為低電平，讀取數(shù)據(jù)為“0”；DQ保持高電平，讀取數(shù)據(jù)為“1”。每讀出一位數(shù)據(jù)，向右移動一位。轉(zhuǎn)換完成的溫度放在暫存器的第一和第二字節(jié)中。發(fā)送跳過ROM操作，然后發(fā)送讀暫存器指令，將存放在暫存器第一和第二字節(jié)的溫度讀取出來。將溫度讀取完成后，判斷溫度的正負(fù)，若溫度為負(fù)，則將讀到的數(shù)據(jù)減一再取反。最后返回?cái)?shù)據(jù)，等待下一次讀取。4.1.3按鍵顯示模塊設(shè)計(jì)按鍵顯示模塊分為獨(dú)立按鍵以及LCD顯示。獨(dú)立按鍵主要用來設(shè)計(jì)調(diào)整用戶輸入的系統(tǒng)內(nèi)想要達(dá)到的溫度及濕度值。LCD顯示檢測模塊測得的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示用戶通過按鍵設(shè)計(jì)的值。獨(dú)立按鍵軟件通常是基于查詢方式。一旦檢測到I/O口線路為低電平，則可以確定與其線路相連的按鍵被按下，隨后運(yùn)行該按鍵的功能。對于單片機(jī)按鍵來說，理想的信號形式是按鍵時(shí)保持低電平的信號。但其實(shí)在上升沿與下降沿之間會抖動。有兩種方法可以消除相位抖動。一是硬件方法:將電容連接到電路上。然而，通常不使用這種方法，因?yàn)樗杀据^高，并妨礙產(chǎn)品集成。另一個(gè)是程序方法：軟件編程不會增加硬件成本，也不會影響產(chǎn)品集成。本設(shè)計(jì)基于11.0529mhz的晶振，抖動消除延遲函數(shù)設(shè)計(jì)為5ms。1602液晶顯示屏的DB0-DB7引腳一般與排阻相連。按鍵顯示模塊設(shè)計(jì)編程順序?yàn)?，先將LCD1602進(jìn)行初始化，再通過C語言編程，通過單片機(jī)接口引腳確定顯示位置，最后再通過單片機(jī)確定顯示內(nèi)容。LCD1602程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6LCD1602程序流程圖LCD初始化根據(jù)1602使用手冊進(jìn)行。由基本操作時(shí)序確定寫指令與寫命令操作。DRAM每行40個(gè)地址，1602只用到前16個(gè)，共兩行。即00H-0FH,40H-4FH。液晶模塊的顯示位置就是通過對應(yīng)的碼值來確定的。依次類推單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.2單片機(jī)程序4.2.1編程軟件介紹本設(shè)計(jì)所用到的編程軟件為Keil5，其界面如圖4-7所示：圖4-7Keil5開發(fā)界面本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的編程環(huán)境是Keil5，在單片機(jī)C需要課程上我們所學(xué)的也是Keil4，所以用起來比較順手，操作也比較熟悉，此外，Keil5有三種編譯方式，一種是單編，一種是部分編譯，還有一種是是全部編譯，這樣能給程序員更多的選擇，并且編譯成功與否，在最下面都能直接看出來，成功，失敗在哪一段，都可以通過看出來查找錯(cuò)誤。4.2.1主程序程序設(shè)計(jì)在主循環(huán)中，第一個(gè)函數(shù)就是按鍵函數(shù)，它會根本接收到的按鍵反饋，以及手機(jī)藍(lán)牙傳輸?shù)闹噶顏砀淖兿鄳?yīng)操作指令，比如切換溫度選擇界面，溫度最大值以及最小值的界面，以及溫度閾值設(shè)置，第二個(gè)函數(shù)就是監(jiān)測函數(shù)，它會根本溫度傳感器來進(jìn)行溫度監(jiān)測，設(shè)置為500ms進(jìn)行一次溫度監(jiān)測，主要用于獲取當(dāng)前的溫度值，第三個(gè)函數(shù)是顯示函數(shù)，會根本按鍵的按鈕頻率，設(shè)置的溫度模式，以及溫度閾值，還有檢測函數(shù)中進(jìn)行檢測到的當(dāng)前溫度值，都進(jìn)行顯示在LCD1602顯示屏上，這樣更加清楚直觀，第四個(gè)函數(shù)是處理函數(shù)，它會根本前面三個(gè)函數(shù)，進(jìn)行判斷處理，主要是判斷溫度在什么區(qū)間，有沒有超過設(shè)置的溫度閾值，當(dāng)超過溫度最大值時(shí)，繼電器運(yùn)行，并且?guī)迂?fù)載風(fēng)扇進(jìn)行降溫，當(dāng)?shù)陀谧钚≈禃r(shí)，繼電器運(yùn)行，并且?guī)迂?fù)載制熱片進(jìn)行升溫，最后再用一個(gè)延時(shí)函數(shù)進(jìn)行限制主函數(shù)中各個(gè)函數(shù)的掃描讀取時(shí)間。其部分主程序源碼如下所示：代碼4-1主程序源代碼voidmain(){ Lcd1602_Init(); lcd1602_clean(); temp_value=Ds18b20_Read_Temp(); Delay_function(800); Uart_Init(); while(1) { Key_function(); Monitor_function(); Display_function(); Manage_function(); Delay_function(10); time_num++; if(time_num>5000) { time_num=0; } }}4.22按鍵函數(shù)程序設(shè)計(jì)按鍵函數(shù)主要由按鍵掃描以及藍(lán)牙來進(jìn)行接收分析，當(dāng)有按鍵按下，或者在手機(jī)上發(fā)送的藍(lán)牙指令接受到了，就進(jìn)行到switch函數(shù)中進(jìn)行判斷，這里面情況一共有三種，分為三個(gè)按鍵，情況一是用來切換溫度最大值，最小值模式，當(dāng)按一下，設(shè)置為溫度最大值，當(dāng)按兩下，設(shè)置為溫度最小值，當(dāng)按三下，屏幕進(jìn)行清屏，回到初始化狀態(tài)，情況二是用按鍵二來控制溫度閾值的增加，情況三是用按鍵三來進(jìn)行控制溫度閾值的減少，然后退出switch函數(shù)，其部分程序源碼如下所示：代碼4-2按鍵部分程序源碼voidmain(){ Lcd1602_Init(); lcd1602_clean(); temp_value=Ds18b20_Read_Temp(); Delay_function(800); Uart_Init(); while(1) { Key_function(); Monitor_function(); Display_function(); Manage_function(); Delay_function(10); time_num++; if(time_num>5000) { time_num=0; } }}4.2.3顯示函數(shù)流程設(shè)計(jì)顯示函數(shù)子流程如圖4-4所示；根本不同的顯示標(biāo)志位，顯示不同的內(nèi)容，當(dāng)情況是第一種時(shí)，顯示測量的溫度，當(dāng)情況是第二種時(shí)顯示設(shè)置的溫度最大值，當(dāng)情況是第三種時(shí)，顯示設(shè)置的溫度最小值。其程序源碼如下所示代碼4-3顯示函數(shù)程序源碼voidDisplay_function(void){ switch(flag_display) case0: //????0 lcd1602_display_str(1,0,"Temp_Val:"); lcd1602_display_temp(1,9,temp_value); lcd1602_display_str(2,0,"State:"); if(flag_temp==0) lcd1602_display_str(2,6,"Normal"); elseif(flag_temp==1) lcd1602_display_str(2,6,"Hot"); else lcd1602_display_str(2,6,"Cold"); break; case1: //????1￡???ê?éè??×?′ó???è lcd1602_display_str(1,0,"Temp_Max:"); lcd1602_display_str(2,0,"Temp_Min:"); if(time_num%20==0) { lcd1602_display_num_2(1,9,temp_max); lcd1602_display_num_2(2,9,temp_min); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(1,9,""); } break;4.2.4處理函數(shù)流程設(shè)計(jì)處理函數(shù)子流程如下圖4-8所示，如果顯示當(dāng)前測量溫度大于設(shè)置值，溫度狀態(tài)為Hot，并且同時(shí)繼電器1打開，帶動負(fù)載風(fēng)扇進(jìn)行散熱，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)顯示當(dāng)前溫度小于設(shè)置值，溫度狀態(tài)顯示為Cold，繼電器2打開，帶動負(fù)載制熱片升溫，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)測量溫度在設(shè)置的溫度閾值內(nèi)時(shí)，溫度狀態(tài)為Normal，正常運(yùn)行，繼電器，負(fù)載，蜂鳴器都進(jìn)行待機(jī)。軟件程序源碼如下所示：圖4-8處理函數(shù)子流程圖代碼4-4處理程序voidManage_function(void){ if(temp_value>temp_max*10) μ { flag_temp=1; RELAY_JR=1; RELAY_ZL=0; if(time_num%50==0) BEEP=~BEEP; } } elseif(temp_value<temp_min*10) flag_temp=2; RELAY_JR=0; RELAY_ZL=1; if(time_num%50==0) { BEEP=~BEEP; } }4.3PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3.1STEP7-Micro/WIN軟件STEP7-Micro/WIN是西門子公司專為SIMATICS7-200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，下面將介紹該軟件的基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)控等內(nèi)容。STEP7-Micro/WIN編程軟件的主要功能如下：基本功能：聯(lián)機(jī)以及離線都能進(jìn)行操作，在編輯過程中也可以檢測語法的錯(cuò)誤，在不對的地方會進(jìn)行標(biāo)紅提醒，對文本進(jìn)行文檔管理，加密處理等主界面各部分功能STEP7-Micro/WIN32的主界面如圖所示。圖4-9STEP7-Micro/WIN編程軟件界4.22系統(tǒng)流程圖圖4-10系統(tǒng)流程圖如圖4-10所示，系統(tǒng)上電后，開始初始化，然后判斷是否有光電信號，如果有光電信號表示有人來就餐，此時(shí)檢測是否有餐桌旋轉(zhuǎn)信號，當(dāng)有信號時(shí)，餐桌開始旋轉(zhuǎn)，然后判斷是否菜品是否低于30度，如果低于30度，菜品開始加熱，高于45度停止加熱；同時(shí)判斷是否有飲品加熱信號，如果有加熱信號，開始給飲品加熱，高于30度停止加熱。同時(shí)判斷是否有呼叫信號，有呼叫信號時(shí)，對應(yīng)指示燈亮起。4.2.3梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖是屬于PLC的編程語言，梯形圖雖然是編程語言，但它跟電路圖，邏輯圖很像，簡單明了，都是一條通路，從開始的觸點(diǎn)，到結(jié)束的線圈，很直觀易懂，所以即使沒有編程語言基礎(chǔ)的工人，在經(jīng)過短時(shí)間的學(xué)習(xí)，也能立馬學(xué)會梯形圖需要。本次設(shè)計(jì)的梯形圖模塊較多，無法一一展示，只能展示主要部分梯形圖，其余的請見附錄。圖4-11系統(tǒng)啟動程序如圖4-11梯形圖所示，此段梯形圖程序?yàn)橄到y(tǒng)啟動程序，從I0.0系統(tǒng)啟動按鈕，再到常閉觸點(diǎn)I0.1，最后再到線圈M0.0得電啟動，也是一個(gè)常用的自鎖線圈程序。圖4-12餐桌旋轉(zhuǎn)程序如圖4-12所示，此程序?yàn)椴妥佬D(zhuǎn)程序，I0.2-I0.5為四個(gè)光電感謝信號的輸入，當(dāng)任意一個(gè)光電信號輸入時(shí)，M0.2得電閉合，此時(shí)按下餐桌啟動旋轉(zhuǎn)按鈕I0.6閉合，常閉觸點(diǎn)I0.7閉合，M0.1得電閉合，若此時(shí)按下餐桌停止旋轉(zhuǎn)按鈕I0.1，常閉觸點(diǎn)得電斷開，I0.7得電，M0.1斷電，餐桌停止旋轉(zhuǎn)。圖4-13菜品加熱程序如圖4-13所示，此程序?yàn)椴似芳訜岢绦?，?dāng)M0.2得電閉合，檢測到菜品溫度低于30度時(shí)，M0.3閉合，此時(shí)菜品開始加熱。當(dāng)菜品溫度大于45時(shí)，M4.0得電，M0.3斷電，菜品停止加熱。圖4-14飲品加熱程序如圖4-14所示，此程序?yàn)轱嬈芳訜岢绦颍?dāng)I0.2閉合，表示一號座位有人，同時(shí)一號座位飲品溫度低于30度時(shí)，按下飲品加熱按鈕，I1.0閉合，此時(shí)M0.4得電閉合，一號座位飲品開始加熱，當(dāng)溫度大于等于30度時(shí)，停止加熱。圖4-15呼叫程序如圖4-15所示，此程序?yàn)楹艚谐绦?，?dāng)二號座位光電信號輸入，I0.3閉合，此時(shí)按下二號呼叫按鈕，I1.5閉合，此時(shí)，M1.1閉合，二號座位指示燈和服務(wù)臺指示燈亮起。同時(shí)定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，呼叫指示燈滅。

5系統(tǒng)仿真5.1單片機(jī)仿真單片機(jī)使用的本次設(shè)計(jì)的仿真分析在Proteus軟件中完成，在Proteus自帶的元器件庫中找到需要用的芯片、元器件等，按照各個(gè)芯片、元器件的使用方法將其連接，得到整個(gè)仿真電路圖。圖5-1仿真電路圖首先是檢測模塊的仿真分析，選擇的檢測溫度的傳感器為DS18B20溫度傳感器。在Proteus元件庫中有這種傳感器，可以直接使用，較為方便。仿真電路圖所示。圖5-2溫度采集模塊DS18B20用來檢測溫度，最后的溫度為傳感器地平均值。最后在LCD上只顯示傳感器的溫度，如圖5-3為顯示屏模塊，采用的是液晶屏LCD1602顯示屏進(jìn)行顯示，按鍵采用的是獨(dú)立按鍵模塊。LCD1602仿真電路圖如圖所示。圖5-31602顯示屏模塊LCD第一行行顯示的“Temp：”表示傳感器檢測的溫度。其后的數(shù)值為傳感器溫度的測量值。第二行顯示的“State：Normal”表示狀態(tài)正常運(yùn)行，點(diǎn)擊按鈕1，會顯示“Temp：MAX”表示用戶設(shè)定的溫度值最大值，其后的數(shù)值為用戶設(shè)定的值，設(shè)定的值可通過按鍵進(jìn)行修改。第二行顯示的“Temp：MIN”表示傳感器檢測的溫度最小值，為用戶設(shè)定的值，設(shè)定的值可通過按鍵進(jìn)行修改。圖5-4顯示模塊在開始仿真后，LCD上顯示出預(yù)先設(shè)定的溫度及濕度，且顯示出了傳感器檢測的溫度，隨著調(diào)節(jié)傳感器，LCD上顯示的溫度能夠及時(shí)按照設(shè)定的計(jì)算方法計(jì)算出來顯示。模擬了顯示屏顯示溫度的情況，LCD基本實(shí)現(xiàn)了期望的功能。按鍵連接圖如圖所示。圖5-5按鍵模塊本次設(shè)計(jì)共采用三個(gè)按鍵，三個(gè)按鍵分別于單片機(jī)一個(gè)引腳連接。第一個(gè)按鍵的功能為進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。當(dāng)按下第一下時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，此時(shí)為設(shè)置最大溫度值，此時(shí)按下第二個(gè)鍵，可以增加設(shè)定的最大值溫度，第三個(gè)鍵可以減少設(shè)定的最大值溫度，當(dāng)最大值溫度設(shè)置完成后，再按一下第一個(gè)鍵，進(jìn)去溫度最小值設(shè)定狀態(tài)，也同上原理進(jìn)行增大減小，再按一下第一個(gè)鍵，系統(tǒng)進(jìn)行清屏初始化回到最初顯示狀態(tài)，退出設(shè)置狀態(tài)并且回到顯示狀態(tài)。蜂鳴器模塊如圖所示圖5-6蜂鳴器仿真圖當(dāng)溫度高于或者低于我們設(shè)定的溫度值時(shí)，蜂鳴器都會進(jìn)行報(bào)警并且提示將進(jìn)行溫度控制操作，由繼電器帶動負(fù)載進(jìn)行降溫或者升溫操作。最后是溫度控制模塊，我們采用的是繼電器來進(jìn)行控制負(fù)載進(jìn)行控制升溫和降溫，如圖所示圖5-7繼電器模塊在溫度低于我們設(shè)置的最低溫度時(shí)，繼電器制熱進(jìn)行工作，可以采用外接制熱片進(jìn)行驅(qū)動升溫，在溫度高于我們設(shè)置的最高溫度時(shí)，繼電器制冷進(jìn)行工作，可以采用外接風(fēng)扇進(jìn)行驅(qū)動降溫?？刂破髡w仿真情況如圖所示。圖5-8控制器整體仿真結(jié)果圖將程序加載進(jìn)單片機(jī)后開始仿真。LCD上顯示用戶設(shè)定的值，與當(dāng)前傳感器的檢測值，通過觀察當(dāng)前的溫度，通過按鍵調(diào)節(jié)需要的溫度，并將其顯示出來，使能直觀觀察到是否設(shè)定成功。通過對比設(shè)定值與檢測值的大小，分別驅(qū)動相應(yīng)的繼電器進(jìn)行模擬對應(yīng)的各個(gè)情況，從而控器控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行制冷、加熱。5.2PLC仿真軟件Plc：由于實(shí)驗(yàn)條件有限，因此采用仿真的形式對系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)決定使用的是西門子公司的S7-200的仿真軟件。該軟件操作簡單，安裝方便，只需運(yùn)行安裝程序即可運(yùn)行軟件，不需要繁瑣的安裝步驟，圖5-9為CPU224仿真軟件界面，圖5-10為軟件的程序文本和梯形圖。圖5-9仿真軟件圖5-10程序文本和梯形圖5.3程序仿真在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，采用的是PLC梯形圖編程語言，并且采用S7-200Simulator程序進(jìn)行仿真。PLC方面首先將梯形圖程序?qū)С鰹锳WL文件。然后將AWL文件導(dǎo)入到仿真軟件S7-200Simulator中，選擇CPU型號，啟動PLC，對程序進(jìn)行監(jiān)控，按照智能餐桌控制系統(tǒng)的功能依次驗(yàn)證程序。餐桌旋轉(zhuǎn)測試首先啟動系統(tǒng)，在仿真軟件中按下啟動按鈕，然后在軟件將一號座位光電信號置位一，然后按下旋轉(zhuǎn)啟動按鈕，餐桌開始旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)會自動運(yùn)行。測試結(jié)果如下圖5-4所示。(a)(b)(c)圖5-11餐桌旋轉(zhuǎn)測試(a)系統(tǒng)啟動測試；(b)光電檢測測試；(c)餐桌旋轉(zhuǎn)測試；飲品加熱測試首先啟動系統(tǒng)，在仿真軟件中將四個(gè)光電信號置位一，然后依次測試四個(gè)座位飲品加熱功能，測試結(jié)果如圖5-5所示。(a)(b)圖5-4手動模式測試(a)光電信號測試；(b)飲品加熱測試；

6實(shí)物調(diào)試6.1電路原理圖與PCB板繪制電路原理圖的繪制使用AltiumDesigner10完成，在AD10當(dāng)中繪制需要注意，將電路原理圖需要的所有元器件全部找出，改變相應(yīng)元器件的數(shù)據(jù)以及位置，找出電源、地線，最后將所以的元器件進(jìn)行連接。電路原理圖如圖所示。圖6-1電路原理圖PCB板的繪制使用AD10軟件完成。首先將PCB工程創(chuàng)建出來，檢測沒有錯(cuò)誤后將原理圖導(dǎo)入PCB。將元器件自動以及手動布局，然后設(shè)置電氣規(guī)則，然后采用自用布線。在自動布線后，然后再手動布線。最后敷銅。得到的PCB板如圖所示。圖6-2PCB版焊接圖6.2實(shí)物模型制作與調(diào)試制作PCB板大概需要一兩周的時(shí)間，在這期間會遇到很多的困難，比如焊接電阻電容，傳感器，未分清楚正反級等等，都會導(dǎo)致失敗，所以這是一個(gè)需要額外細(xì)心的工作，使用焊接將各個(gè)模塊連接在萬能板上。將單片機(jī)用到的各個(gè)引腳按照使用情況，用電絡(luò)鐵將最小系統(tǒng)的各個(gè)接口焊接，焊接結(jié)果如圖5.9所示。圖6-3單片機(jī)最小系統(tǒng)焊接?然后再進(jìn)行其他各個(gè)模塊的焊接，按鍵，1602顯示屏，繼電器，溫度檢測器等等，都按照接口進(jìn)行焊接，成品如圖所示圖6-4完整實(shí)物焊接接下來進(jìn)行實(shí)物的調(diào)試，首先將單片機(jī)接線，連接的是電腦電源，然后打開系統(tǒng)開關(guān)，1602顯示屏點(diǎn)亮，那么說明單片機(jī)以及1608各個(gè)接口的焊接沒問題，切能觀察到溫度傳感器在進(jìn)行測量當(dāng)前溫度，溫度值在進(jìn)行細(xì)微變化，那么說明溫度檢測傳感器也沒問題，如圖所示圖6-5啟動開關(guān)然后再進(jìn)行按鍵的檢測，最下面的按鍵是設(shè)置按鍵，上面兩個(gè)是控制設(shè)置溫度的最大值最小值，進(jìn)行按鍵的測試，1602顯示屏正確變換，說明按鍵的焊接以及接口功能沒問題，在控制溫度值時(shí)，會進(jìn)行閃爍當(dāng)前溫度設(shè)置，如圖所示圖6-6按鍵測試最后進(jìn)行繼電器模塊的測試，當(dāng)溫度低于我們設(shè)置的最低溫度時(shí)，繼電器1啟動，并且?guī)又茻崞M(jìn)行溫度的升高，同時(shí)繼電器進(jìn)行亮燈，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)溫度超過最小值時(shí)，繼電器，蜂鳴器都恢復(fù)