周洺旭

（臨沂第九中學，山東 臨沂276000）

1 設計背景

在日常生活中，存在一些戶外公共用品在雨天因沾滿雨水而無法使用的問題，而現(xiàn)有的解決方法只有做一些遮雨棚之類的遮擋物，但一般遮擋物若體積較小，則會出現(xiàn)嚴重的潲雨現(xiàn)象，達不到遮雨的目的；若體積過大則會遮擋視線，破壞景致，不僅有礙觀瞻且成本較高。因此，戶外公共用品的防雨問題一直沒得到很好的解決。

2 設計目的

智能化的初衷就是方便人們的衣食住行，節(jié)約人的精力，使人的生活更加方便智能，世界正在變得越來越智能，人們追求的也是智能化的生活。智能戶外座椅從細節(jié)處改善人們的生活，替人們解決一些小問題。同時打破單一的遮擋式防雨方式，為戶外用品的改進提供了一個新的方向。淡化了雨天對人們進行戶外活動的影響。

3 整體方案

3.1 方案論證。3.1.1 控制方式的確定。由51 單片機控制，便可實現(xiàn)所有功能，雨滴傳感器滴水后向單片機傳送低電平，由單片機IO 口接收，單片機接收到信號后，進而控制后面的驅動模塊，從而達到要實現(xiàn)的功能。3.1.2 椅面上升方式。通過推桿電機控制椅面的升降，由于支點單一，出現(xiàn)了左右搖晃不穩(wěn)定的問題，為此由添加的光軸和滑塊的組合，固定上升支架的兩側，穩(wěn)定了支架上升的過程，由于光軸的光滑性，也并未對上升過程產(chǎn)生多余阻力。3.1.3 雨滴傳感器安放方式。為使雨滴傳感器能夠更準確靈敏的感應天氣情況，則既要保證下雨時能第一時間感應到，又要保證沒有雨水下落時第一時間感應到。因此選擇將雨滴傳感器在座椅一側大角度傾斜放置，保證了落在雨滴傳感器上的雨水第一時間滑落，從而使其感應效果更佳靈敏。3.1.4吸水材料的選擇。采用吸水量最大，結構外形穩(wěn)定的海綿作為吸水材料，相較于毛巾等物品更加美觀且便于控制。

4 技術關鍵

4.1 對雨滴信號的接受并讀取利用。

4.2 翻轉過程中板凳的穩(wěn)定性。

4.3 利用舵機和方管控制吸水海綿的移動

5 各模塊技術指標

5.1 驅動模塊

采用L298N 電機驅動模塊，控制推桿電機和直流減速電機。

5.2 感應模塊

采用雨滴傳感器作為感應模塊，其中的雨滴傳感器用于檢測出雨量，并利用控制器將檢測出的信號進行變換，將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，由單片機接收并作出反應。

6 作品論述

6.1 作品的科學性

首先介紹一下這款產(chǎn)品使用的主要器件器件，主控芯片采用的是stc89c51rc 芯片，該芯片價格低廉控制簡單，雖然性能并非最佳，但足夠勝任本產(chǎn)品的控制。產(chǎn)品通過雨滴傳感器向單片機發(fā)送數(shù)字信號進而控制L298N 模塊實現(xiàn)對電機的正轉、反轉、工作、停止的控制。簡單準確，便于控制。

6.2 作品的先進性、創(chuàng)新性

改變了傳統(tǒng)的遮擋型防雨方式，采用更靈活的構造對戶外座椅進行精準的控制。機械結構簡單穩(wěn)定，推桿電機、光軸、滑塊的結合時椅面能夠穩(wěn)定上升。低功耗設計，利用舵機控制方管的張合推動吸水海綿擦拭椅面，于烘干等方式相比更加節(jié)能環(huán)保。沒有復雜的線纜，內(nèi)部電路簡單，后期維護維修簡單。相比于采用遮擋型防雨方式的戶外座椅更加小巧，易于安裝，成本低，可適用于各種不同戶外環(huán)境。

7 工作方式

7.1 驅動方式

以12V100r/min 直流減速電機帶動椅面翻轉。用推桿電機控制椅面的起落。推桿電機推力大，穩(wěn)定性好，經(jīng)濟耐用。

7.2 感應方式

用雨滴模塊來檢測天氣，利用雨滴傳感器探測實時接收天氣情況，其中的雨滴傳感器用于檢測出雨量，并利用控制器將檢測出的信號進行變換，將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，進行回傳分析，由單片機接收并作出反應。適應各種環(huán)境。

7.3 拓展方式

在椅面下方置吸水海綿，并利用方管和舵機的結合推動其移動，從而實現(xiàn)對被打濕椅面的擦拭，使座椅即使在陰晴不定的天氣下依然能保持干燥，正常使用。

7.4 控制方式

采用stc89c51 單片機處理信號并發(fā)送信號，控制L298N 電機驅動模塊驅動電機。

8 結論

在制作過程中，分析現(xiàn)有各類戶外座椅，找到他們的不足之處，對他們的缺點進行集中思考，最終想到自動翻轉這一初步想法，在此基礎上又增加擴展的擦拭功能，加強實際應用。在進行設計過程中，提出多種制作方案進行測試，作品在進行單片機自動控制這一程中，經(jīng)過試驗，調試各項指標，最終掌握最佳方案整體設計制造的成功離不開隊員們齊心協(xié)力，不怕困難，勇于探索的精神。在遇到問題時積極思考，能夠相互解答相互幫助，因此才能夠在有限的時間內(nèi)完成高質量的課程設計。

最后還要感謝鞏老師張老師等實驗室老師的支持和指導。