基于TRIZ理论的物联网控制的立体自动传输装置.pdf

第39卷摇第3期大庆师范学院学报Vol.39摇No.32019年5月JOURNALOFDAQINGNORMALUNIVERSITY摇摇摇摇摇May,2019DOI10.13356/j.cnki.jdnu.2095-0063.2019.03.008基于TRIZ理论的物联网控制的立体自动传输装置周鸿雁(大庆师范学院机电工程学院,黑龙江大庆163712)摘摇要:为致力于解决长途运输,实现运输标准化与精确化,以STC89C52RC单片机控制步进电机进行一对一和一对多运输,可以准确并快捷地将物品运输至指定位置,实现足不出户即可运输。单片机与步进电机是设计的重点,决定了整个装置的速度与精确度。通过对几种不同型号的单片机以及步进电机进行比较,最终选出合适型号。该运输装置主要由控制系统、运输系统以及输入系统等组成。详细阐述了传输设备的组成和功能,并且分析了主控电路与外围设备电路之间的接口连接、系统硬件设计和软件设计。关键词:单片机;步进电机;精确运输作者简介:周鸿雁(1962-),男,黑龙江双城人,副教授,从事电子技术研究。中图分类号:TP273摇文献标识码:A摇文章编号:2095-0063(2019)03-0037-04摇收稿日期:2018-12-28随着时代发展,网络购物已经成为了人们日常购物的主要形式,快递业随之迅速而猛烈发展,那么,过高的楼层显然不适合收取快递,开发一种自动收取快递或其他物品的方式迫在眉睫,而研究先进运输方法与研制运输装置成为运输技术发展领域的一个重要课题。[1-4]笔者设计了一款运输装置可以实现运输快速化与精准化,在保证运输速度的同时,又可以通过单片机对信号迅速处理进行报警,提醒有关人员采取有效措施,避免事态进一步扩大化,确保运输物品安全。1摇TRIZ理论TRIZ理论可以提供很多系统的理论方法,以供人们不断发现问题,并且能够创造性地解决问题。(1)创新思维方法与问题分析方法基于TRIZ理论的科学研究方法,可以解决很多系统问题,如分析建模方法、物理场分析法,可以分析相对复杂问题,能够快速找到问题中的根本矛盾,并准确识别出核心。(2)技术系统进化法则在大量专利剖析基础上,TRIZ理论总结了八个基本演化规律,用来分析确认已有产品的技术状态,推测产品将来发展趋势。(3)技术矛盾解决原理TRIZ理论包含40个创新原理。将理论与实践项目相结合,便能找到具体有效的解决方案。[5-8]2摇系统结构运输装置通过设置数值,检测所输入数值确定运输位置来实现精准运输功能的仪器。运输37控制电路、单片机控制电路、输入控制电路以及安全保护电路组成了运输程序的框架。该运输装置的运行模式是延时性的,运输装置选用步进电机精准快速地运输物品,用STC89C52单片机作为核心器件,传送并分析信息,结合硬件电路形成运输系统。通过硬件设计,利用软件实现。总体设计框图展示为下图1所示。图1摇总体设计框图3摇硬件设计3.1摇装置功能基于TRIZ理论的物联网控制立体自动传输装置,其组成包括电源、矩阵键盘、放大电路、单片机电路、步进电机、ULN2003驱动板及L298N电机驱动板等。产品输入单元由矩阵键盘和微控制器电路组成,接收单元将采集到的信号输入到MCU电路的输入端,MCU电路输出端连接到L298N电机输入端。系统硬件框图如图2所示。图2摇系统硬件框图3.2摇传输系统传输系统采用步进电机,经过电机驱动板L298N和驱动板ULN2003驱动后就可以将物品运输至指定位置,从而达到精准运输以及快速运输目的。电路如图3所示。图3摇运输装置电路3.3摇控制系统3.3.1摇单片机的最小工作系统单片机最小系统包含单片机、复位系统、时钟电路。如图4所示。38图4摇最小工作系统STC89C52单片机工作电压范围为4V—5.5V,因此通常给单片机提供5V直流电源。连接方式是单片机中的40脚VCC接正极5V,而20脚VSS接电源地端。3.3.2摇单片机的时钟电路与复位电路设计复位电路可以完成单片机启动过程,并确定它的工作起始状态。当给单片机进行通电时,会产生复位信号,复位电路会确定单片机起始工作状态,来完成单片机启动。复位分为上电自动和按键手动,笔者采用外部手动按键复位电路,需要提高输出高电平的值,所以要接上拉电阻。时钟电路控制着单片机工作快慢。时钟电路提供了一个正弦波信号作为基准来决定单片机的执行速度。时钟电路和复位电路如图5和图6所示。图5摇时钟电路摇摇摇摇图6摇复位电路3.3.3摇WIFI模块ESP8266控制电路ESP8266支持softAP模式、station模式、softAP与station共存模式三种。利用ESP8266可以实现十分灵活的组网方式和网络拓扑。4摇软件程序框图设计设计一共有两套装置,一套为工作在室外的自动传输装置,另一套为工作在室内的控制装置。工作在室外的