饭店餐桌

自动旋转餐桌的设计

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目自动旋转餐桌的设计

学生姓名杨磊

学号42911121

系部电气工程系

专业机电一体化

班级429111

指导教师龚希宾

顾问教师揭志远

二〇一三年十月

摘要

摘要

随着社会不断进步，科技在飞速发展，电子技术早已经渗透到各个领域，人

们的生活也随时代不断改善,餐桌也产生了质的变化，传统餐桌已经满足不了我

们对更加完美的追求。本文介绍的思想一种利用多普勒效应实现客人伸手夹菜

时，电机随机停止运行，客人伸手夹菜结束电机恢复旋转功能的控制系统，不需

要设置任何按钮，这也是该餐桌的设计最大亮点。考虑安全、方便等因素，具

体介绍了利用多普勒效应检测人体位置和动作的电路方案，以单片机为控制核心

的控制系统的电路方案及用蜗轮蜗杆的机械传动机构的构成等，使自动餐桌的设

计智能化、人性化，使我们就餐更加舒适。也通过此系统的研究可以使我可以全

面的掌握系统开发的流程，为今后开发更好的智能化自动旋转餐桌作参考。

关键词：自动旋转餐桌多普勒效应单片机蜗轮蜗杆机构

I

Abstract

Withthecontinuousprogressofsociety,withtherapiddevelopmentof

scienceandtechnology,electronictechnologyhasalreadypenetratedintoall

fields,Thelifeofpeoplealsowithtimesandcontinuouslyimprovethe,thetable

alsoproducedaqualitativechange,Thetraditionaltablecannotmeetourpursuit

perintroducesthethoughtaguestforfoodusing

Dopplereffect,Motorrandomstoprunning,Controlsystemformotorrecovery

afterguestsdishesrotationfunction,Donotneedtotanybutton,whichisthe

eringthefactorsofsafety,convenience,

concretelyintroducesthecircuitschemeofbodypositionandmotiondetection

usingtheDopplereffect,thecircuitschemeofthecontrolsystemofcontrolcore

andamechanicaltransmissionmechanismofthewormandwormgearstructure

withsinglechipmicrocomputeras,Theautomatictabledesignintelligent,

humanization,hthestudyofthissystem

canmakeIcanfullyunderstandthedevelopmentprocessofthesystem,Forthe

futuredevelopmentofbetterintelligentautomaticrotarydiningtablefor

reference.

II

Keywords:AutomaticLazySusanDopplerEffectMonolithic

Microcomputer,wormandturbineStructure

目录

III

目录

摘要............................................................

第1章绪论........................................................0

1.1前言....................................................0

1.2课题目的及意义..........................................1

1.3课题设计主要内容........................................1

第2章硬件电路的设计..............................................2

2.1主要器件的选择..........................................2

.....................................................2

.....................................................2

.....................................................4

.....................................................5

2.2系统硬件电路的设计.......................................6

............................................................6

2.3完整的硬件电路设计.......................................9

.....................................................9

....................................................10

....................................................13

第3章系统软件的设计.............................................15

3.1电路软件设计的总体思路.................................15

第4章系统的综合调试............................................16

4.1变速系统...............................................16

4.2多普勒效应的检测输出调试...............................16

目录

IV

4.3整体布局与调整........................................16

第五章结论.......................................................17

致谢...........................................................18

参考文献..........................................................20

第1章绪论

0

第1章绪论

1.1前言

中国的餐饮文化可以追溯几千年，但是旋转餐桌却是外来品。根据现有资料，

最早的旋转餐桌是出现在18世纪中期的英国，至今已经有200多年的历史；而

旋转餐桌被国人普遍接受，则是在20世纪晚期。短短的数年时间，餐桌可以旋

转已经被人们认为是饭店餐桌必备的功能。目前，中国大陆、港台以及东南亚部

分地区是使用旋转餐桌最集中的地区。这其中，中国，95%以上的餐馆、酒店都

配置了旋转餐桌。而且，随着人们经济条件的改善，旋转餐桌进入家庭的普及率

也越来越高。而且，科技发展到今天，和人们生活紧密相关的产品都在朝着更方

便、经济、实用、高效的方向发展。无线电让生活更美好已经不再是一句空泛的

口号。旋转餐桌也是一样，手动向自动的转化是必然的趋势。手动转盘无论从结

构上还是技术上，都已经非常成熟，趋于完善，竞争已经趋于白热化。以产品来

讲，一个成熟产品和巨大的市场代表着必然需要有新的替代产品出现来打破竞

争，达到新的平衡。在结构和技术上，手动转盘产品已经做到了极致。随着社会

不断进步，科技在飞速发展，电子技术早已经渗透到各个领域，人们的生活也随

时代不断改善。唯一能够突破的一点就是手动与自动的区别。根据市场调研，电

动旋转餐桌以逐渐被一些高档的餐馆所启用，但均需依靠人工或遥控等方式来改

变餐桌的旋转情况，其智能化、人性化程度较低。本文利用传感器知识，电力拖

动知识，单片机技术研发的自动旋转餐桌，依照市场的需求，在设计和制作的时

候充分考虑到智能化，人性化的设计，并以最低成本来达到目的。我们设计和制

作一种利用多普勒效应实现客人伸手夹菜时，电机随机停止运行，客人伸手夹菜

结束电机恢复旋转功能的控制系统，不需要设置任何按钮，这也是该餐桌的设计

淮安信息技术学院毕业设计论文

1

最大亮点。考虑安全、方便等因素，我们采用可充电电池来提供能量并且可以随

意放置在现用的餐桌的转盘系统中。

1.2课题目的及意义

培养我们严肃认真的科学态度和求实的工作作风，形成正确的世界观，掌握

科学的方法论。

培养我们综合应用所学基础理论、专门知识、基本技能，发现。分析、解决

与设计相关的实际问题的能力，以及从事其他科学研究工作或负担专门技术工作

的基本能力。

训练我们作为本专业学生在实践工作中应用书本阅读来解决实际操作方面

的问题，训练我们的逻辑思维和表达能力，以及训练在团队中的团结合作互帮互

助的品质。

本设计的意义以降低产品成本，减小产品体积和降低单片机出错率为着手

点，尽量使自己的设计在同一类产品中有较大的竞争优势。在保证高可靠性的前

提下，本设计选择了合适的低成本电路。成本低、高效环保，推广性大，是我设

计的重要内容。

1.3课题设计主要内容

本课题设计的主要内容是硬件电路的设计、软件电路设计、最后的系统的

综合调试，其中包括主要器件的选择，如单片机的选择，设计框图及完整的硬件

电路图、软件电路的的绘制。

第2章硬件电路的设计

2

第2章硬件电路的设计

2.1主要器件的选择

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。

它内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源外，四组运放相互独立，其

管脚排列见图2-1所示。

图2-1LM324

管脚排列

由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，

价格低廉等优点，因此采用本设计所采用。

LM567为通用音调译码器，当输入信号小于通带内时提供饱和晶体管对地开

关，电路由I和Q检波器构成，由电压控制震荡器驱动震荡器确定译码器中心频

第2章硬件电路的设计

3

率。用外接原件独立设定中心频率带宽和输出延迟。

LM567主要用于震荡、调制、解调、和遥控编、译码电路。如电力线载波通信，

对讲机亚音频译码，遥控等。

在设计中，LM567是系统电路的主要功能块，其内部结构如图2-2所示。LM567

的主要性能指标如下：

逻辑兼容输出具有100mA电流吸收能力；

可调带宽从0%至14%；

宽带信号输出与噪声的高抑制；

对信号抗干扰；

高稳定的中心频率；

中心频率调节从0.01HZ到500kHZ；

电源电压5V--15V；

第2章硬件电路的设计

4

图2-2LM567的内部结构示意图

ATMEL2051是带有2KBFlash可编程序、可擦除只读存储器的低压、高

性能八位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存贮技术制造，并和工

业标准51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和lash

存储器，使ATMEL2051成为一强劲的微型计算机。的、它为许多嵌入式控制应用

提供了高度灵活的成本的解决方法。

ATMEL2051提供以下标准功能：2KBFlash存储器：128字节RAM：15条I/o

第2章硬件电路的设计

5

引线：2个16位定时器/计数器，一个5向量2级中断结构：一个全双工窜行口：

一个精密模拟比较器以及片内振荡器和时钟电路。

由于ATME2051的通用性和廉价特点，目前已被大多数小型控制系统所采用。

本设计中，单片机的作用主要是用于多普勒效应检测电路输出信号的检测,控制

信号的输出及相关延时功能等，ATMEL2051单片机的功能和容量，仪完全适用于

本设计，故为本设计所采用。

表2-1检测电路器件表

第2章硬件电路的设计

6

表2-2控制电路器件表

2.2系统硬件电路的设计

第2章硬件电路的设计

7

电源低电压报警

电路

超

声

波

发

射

电

路

第2章硬件电路的设计

8

图2-3电路系统框图

电路系统主要由检测电路、处理电路、电源（电池）检测报警电路、电机控

制电路构成，电路系统由可充电电池供电，并在底盘上设置开关和充电口。

单

片

机

处

理

电

路

电

机

控

制

电

路

直

流

电

机

直流电源

人

体

运

动

与

距

离

检

测

电

路

超

声

波

接

收

电

路

第2章硬件电路的设计

9

2.3完整的硬件电路设计

图2-4为转盘结构示意图，台面组件采用目前通用的手动转盘结构，其

中心轴延伸出传动齿轮（蜗轮），电机与转盘间采用蜗轮蜗杆传动机构，以达到

相应减速的要求，如图2-5所示。底盘上相间分布超声波发射、接收器件（分别

采用并联方式）。

图2-4转盘结

构示意图

第2章硬件电路的设计

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图2-5蜗轮蜗杆传

动机构

图2-6中，LS1和LS2均为电压高音喇叭组，用来发送和接收超声波。电

路核心为567锁相环集成电路，完成发送和接收的双重功能。第⑤脚方波输出，

其频率由R6调整，送至Q3后，由其发射极耦合至由Q2和Q4组成的功放部分，

最后推动LS1向外发送超声波。接收超声波由另一喇叭组LS2完成，经Q7和Q6

的两级高增益放大后送至第③脚，只要接受信号频率在567的宽带之内，D1便可

发光。

567的调频输出脚为第②脚，信号由此脚经电容C4送至超低频但晶体管放大级

第2章硬件电路的设计

11

Q5的基极，放大后送至背压整流电路C13、D3、D4、C14和R20、R21，是FM信

号变成模拟电压输出给电压比较器（迟滞型）最后经电压比较、电压跟随电路输

出给控制电路。

工作时，发送部分和接收部分同时进行，将LS1和LS2相间对准四周。若目标不

动，则收到的超声频率与发射频率相同，输出为零；若目标靠近并移动，则根据

多普勒效应按接收频率比发送频率或高或低，输出不再是零，移动越快，读数越

大。R20用于调节测控距离。

第2章硬件电路的设计

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图2-6超声波信号检测电路

第2章硬件电路的设计

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图2-7信号处理与控制电路

图2—7为信号处理与控制电路，超声波检测电路将夹菜信号送至单片机

（P3.4）后，单片机便检测到相应信号，并使P1.1置零，使电机停止运转；当

第2章硬件电路的设计

14

P3.4脚信号消失后，单片机经适当延时后又使P1.1置1，使电机恢复运行。

单片机的另一功能是电池电压检测与报警，当9V电池电压降到8V一下时，电压

比较器将给单片机提供欠压信号，单片机便启动欠压报警电路，通知用户充电。

第3章系统软件的设计

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第3章系统软件的设计

3.1电路软件设计的总体思路

电路通电后，初始化端口，使P3.4、P3.5、P1.1、P1.2均置零，随即检测

有无夹菜信号，若无，则启动电机运行；随后检测电池电压是否充足，若无欠压

情况，则重复检测夹菜信号，否则，启动报警电路，并转入检测夹菜信号。当检

测到有夹菜信号时候，P1.1置零，电机停止运行，单片机作适当延时后重复检测

夹菜信号，知道信号消失后转入电机运行状态。

3.2系统软件的程序框图

图3-1系统程序框图

第4章系统的综合调试

16

第4章系统的综合调试

4.1变速系统

电路采用小型直流电机，工作电压为6v。实际试验时，电机所加工作电压可

在大范围调节（1.5v-6v），电机均能保证一定的转动力矩。变速系统若采用蜗轮

蜗杆传动机构，减速效果明显，其缺点是在停电时，有自锁现象。本设计正在虑

使用非蜗轮蜗杆传动机构，以免自锁现象的发生。

4.2多普勒效应的检测输出调试

电路中，LM567(2)脚对地电容器C16的选择十分关键。太大，多普勒效

应不明显，太小，不能有效去除高频成分。R20用于控制检测灵敏度，可视实际

桌子尺寸进行调节。

4.3整体布局与调整

各电压陶瓷片按并联接方式进行，按收发间隔式均布在座子外侧，实际调

整时需加抗振垫片。

第5章结论

17

第五章结论

通过设计、制作自动餐桌，培养了我们电子技术综合能力和开发能力，也让

我们的分析问题和解决问题的能力得到提高。在这次设计中，我们明白了电子系

统设计的一般过程，强化了prote1的使用，也将多门课程的内容进行了大融合，

提高了实际应用能力。

在设计中，查阅了许多资料，拓宽了自己的知识面，解决了许多设计中遇到

的问题。比如，在设计中，应该运用那种控制电路，需要什么样的器件等。以前

的知识仅局限与书本上，只知道老师说用哪个就用哪个，从不考虑为什么甚至不

去注意这个系统相对于别的来讲有什么区别和优点。通过这次设计，知道了学习

是不是为了别人而是自己，要从理论甚至实质上来把握。通过这次设计，又重新

温习了以前学过的知识，把丢了的部分重新捡起来，明确了各种元器件的功能和

电子电路的设计思想。总之，在这次毕业设计中，我们学会了许多的知识，是

大学三年来所学知识的综合运用，切实感受到设计的苦与乐。在这里希望各位老

师提出意见和建议，我们定会努力学习改进，争取作出更大的进步。

致谢

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致谢

美好的大学生活随着毕业设计的结束也接近了尾声。在半年的时间，从选题

到设计再到最终完成，经历了诸多环节。在这个过程中，有工作的艰辛，有勤劳

的汗水，有失败的迷茫，也有成功的喜悦。

在刚开始设计时，我遇到了不少问题，如系统的整体布局，机构的形状，应该先

设计哪个机构等各种问题。我通过各种途径寻找解决的办法，终于在我不断努力

的情况下找到了与之相识的解决办法。在设计过程中经过和同学交流与请教，更

清晰了整个系统的大概轮廓。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计

的过程中，我用了分阶段的方式，同时在一定的阶段找同学共同讨论，以解决分

工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，我认真的完成

了这次课程设计。个人认为这次设计有一次很好的锻炼了自己的组织能力与思考

能力，挺高了处理应变与问题的能力。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论

是一个很好的方法，在此衷心感谢给过帮助的老师和同学。

本次设计参考了有关超声波、多普勒效应等大量书刊和资料，除在参考文献中列

出外，在此谨向这些书刊资料的作者表示衷心的感谢！

这次做毕业设计的经历也会使我终身受益，我感受到搞设计是要真真正正用

心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能

有研究能力，没有自己的研究，就不会有突破，那也就不叫论文了。希望这次的

经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以致千里，本设计能顺利

的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知

识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业设计

工作顺利完成。

致谢

19

在毕业设计完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到设计的顺利完成，

有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

参考文献

20

参考文献

[1]、王宏臣、刘永利.机械设计基础.天津大学出版社2010.9

[2]、程周.电工电子技术.中国铁道出版社2010.5

[3]、梁延贵.实用资料大全（第一版）.北京电子工业出版社2008.6

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[6]、王友仁.实用数字电路手册北京机械工业出版社2009.9

[7]、赵继文.传感器与应用设计南京大学出版社2010.3

[8]、王成安.现代电子技术机械工业出版社2009.7

[9]、彭瑞主.应用电子技术北京机械出版社2011.8

[10]、王川主.实用电源技术重庆出版社2010.4

[11]、王成化.电子线路技术北京科学出版社2007.5

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