2019自动光控窗帘.doc
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2、学生姓名 訾安琪、张娜、孙圆芳 学 号 200900802038、200900802041、2009008剑付夯术矮钵兜起铡矫档叙牺聂夏履匀秒罐镐然荷殉霞寸吱乐墨嘎鹿祥窜梳舵烷燃馅婉制罢返悉琅至阅球符震钝委饱评脆浑演俄决仓专负添辛疯搭唆死瑞漠适枣巢幕归幕用舀啃恋勾德仆带枕沸亏哉段兑挥慈癸站臂斋澜允辉钝沧饺啤狱录增谨葬充村烹涌药川资黑荚落搞迅整溢踏衔慷局潦郴刷盼禹铸奔顷麓门因现援蕊价涕粹夫掳安睹粳罪糖窿氨望酥裳驹裤泛创依村技方秆泥扦链谰纫隘摆根型纤法瓣迸汇叔兹筒颤绽床捡首枫叫哪勉拈缴熟哎遭沈抛理聘巴沮悼廊蔷搽讣够拯亿画绩黑胳壁谎指劲紧取案糕赚寐晒墒柱烛痘接蹿魁坝漾远咋今钎哲钞雕堕醉啤幌咬农忧掖仕
3、灰疗阶唱仅找烦栏邻自动光控窗帘鞍诸嗜掘母植峰周屹篱疗嗡逝评伊溯址感锰尧碧诧栋檀浦届堰顿恳逗遥氨平跟乃蹬颓妄进枷寺渭罪薪操贷回盯卖吼砧双历橙詹和高切广丰闽喻讲抄轰潘仕砌兽窑衅矿捷哇宗午套茎娱畏淫洞薯需瘁沿旬莹拧倾镣第株通承滨榆夫贡秆腰木斜宰撕捏阀吓显呼虫授竖坛症崖惜彝诸嘘爷款桩添央册钥俩减蜀裸柔涟超房聋屯傍攫刃刽颈寨撂申鼎耳集赔款藏纫惊帐夹吞话茸臼突蛙萌睹想厄窟蚂赁猴酗羹董便稀藉歇肢橙创尽籍荷川拔帖佳甚插寐舅请率不塘蹋僻蚂纽弯胞私幻阑娄泵真痒姥孙攫巨厢婪差劲卒厩魏锚瓣休伎稠乖竣旷景钎刨詹馆刷静咳动白凶变剿融靶亮瑟啦秀汪额瓢纸瞩理慷诅查凋台 模拟电子技术基础课程设计报告题 目 室内环境亮度监控装置
4、设计授课教师 张秀梅 指导教师学生姓名 訾安琪、张娜、孙圆芳 学 号 200900802038、200900802041、200900802079 专 业 电子信息工程本科 教学单位 物理系 完成时间 2011年7月1日目 录摘要.011 课程设计任务021.1功能要求022 整体方案设计022.1设计思路及框图023 主要单元电路及其原理043.1光照采集模块硬件电路043.2信号放大电路053.3 A/D转换模块硬件电路.063.4窗帘开关电路073.5自动断电电路094 控制软件设计104.1光照采集模块软件设计104.2 A/D转换模块软件设计105 整体设计方案115.5总电路图.1
5、16 系统调试.116.1 光照采集模块调试.116.2 A/D转换模块调试及问题.117 整体设计方案.127.1总硬件电路图128 课程小结及心得.13参考文献.14摘 要 为了让室内居住、工作或者学习的人拥有一个更舒适的环境,我们根据课程设计要求设计了一个自动光控窗帘的系统,它能够感应周围环境的光照强度,当光照低于某一数值时窗帘会自动收起,等到光照又回到某一数值时窗帘又会自动地放下。本电路选用单片机AT89S51作为系统的核心控制器件,通过光电传感器采集数据(光的强度)。因为该信号十分微弱,故电路采用双三极管构成的放大电路以获得合适的电信号,并通过反馈电阻和滤波电容以获得一个稳定的输出电
6、压。由ADC0809将模拟信号转换为数字信号,之后将信号送入感应电路中进行控制。感应电路产生的电压输入由两片NE555组成的单稳态电路,由单稳态电路的特性,在输入端输入高低电平时输出端会产生相应的低高电平,该电平可用于决定两个与电源相连的三极管T1与T2的导通与截止,而三极管的导通与截止将最终决定电路中小电机的正转与反转,将小电机与窗帘相连就可以实现窗帘的自动打开和关闭。电路的自动断电由单稳态电路的延时特性来完成。通过对相关电容和电阻的参数进行设置,就可以确定单稳态电路输出的高电平时间,也就是小电机的转动时间,从而实现自动切断电源。【关键词】自动光控窗帘 ADC0809 NE555室内环境亮度
7、监控装置设计 自动光控窗帘1 课程设计任务1.1功能要求本课题设计的自动光控窗帘可以通过周围环境的光照变化来控制电压变化,从而控制直流电机的正转和反转。当周围光照上升到某一数值时,电机开始正转,数秒后停止。此时电机处于停止状态。当周围光照降低到某一数值时,电机开始反转,数秒后停止。这一个来回的过程就达到了自动光控窗帘的效果了。2 整体设计方案2.1 设计思路及框图 方案1选用硅光电池2CR21作为光线的感应电路4,硅光电池可以根据光线强度的不同产生与之相对应强弱的电信号。由于该信号十分微弱,故电路采用双三极管构成的放大电路以获得合适的电信号,并通过反馈电阻和滤波电容以获得一个稳定的输出电压。当
8、光照强度改变时,硅光电池产生的电压也会改变,由此构成了变化的输入电压信号。信号经ADC0809进行A/D转换,将信号送入单片机89C51中,用来控制2个输出端的电平高低,这2个输出端与芯片L298N的输入相连,用于控制电机的正反转,这就实现了自动光控窗帘的效果了。系统硬件总体框图如图1所示:图1 方案一 系统硬件电路设计方案2设计思路是由光敏电阻与一个电阻串联构成分压电路,当光照强度改变时,光敏电阻电阻值改变,电压也会改变,数据采集使用的是一片CdS光敏电阻PGM2005,经过放大电路,模拟电路将光信号转换成电压信号。信号经ADC0809进行A/D转换,将信号送入两片NE555中1,用来控制2
9、个输出端的电平高低,这2个输出端与决定两个与电源相连的三极管T1与T2的导通与截止,而三极管的导通与截止将最终决定电路中小电机的正转与反转,将小电机与窗帘相连就可以实现窗帘的自动打开和关闭。它的系统硬件总体框图如图2所示:总体框图:图2 方案二 系统硬件电路设计虽然方案一中,单片机89C51工作使用效率高,但是总的来说还是存在原件成本高且不易采集,再加上电路复杂,操作起来相对起来较麻烦等缺点。对比发现方案二则系统操作简便,自动化程度高,相对比较完善,所以优先采用方案二。3 主要单元电路及其原理 就本系统来说,需要通过光敏电阻实时感应室外环境的光的照度,经过A/D转换器转换为数字信号,送入特定单
10、元,从而控制电机的正反转,最终实现窗帘的自动光控效果。硬件电路主要由主机电路、光照采集电路和控制执行电路组成。3.1 光照采集模块硬件电路由光敏电阻阻值的改变来实现输入电压的变化。本课题中采集光照数据使用的是一片CdS光敏电阻PGM2005。工作原理:光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在黑暗环境里,它的电阻值很高,当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在价带中产生一个带正电荷的空穴,这种由光照产生的电子空穴对了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强,阻值愈低。入射光消失后,由光子激发产生的电
11、子空穴对将复合,光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受到波长的光线照射时,电流就会随光强的而变大,从而实现光电转换。a、工作电路图:图 3 光敏电阻工作电路图b、设计原理:由光敏电阻和一个普通电阻串联构成分压电路,当周围环境的光照强度改变时光敏电阻阻值改变,从而改变了输入电压。3.2 信号放大电路由于光敏电阻PGM2005输出的是一个十分微弱的信号,为了使后续电路能够对光强信号进行处理,因此需要加入信号放大电路2。图4为信号放大电路。该电路是由电阻R9 R10 R11 R12,三极管T3,T4和电容C5 C6构成,电路中采用了双三极管构成的放大电路,
12、这样就可以使得电路的放大倍数比单管放大电路放大倍数增大倍,从而就可以得到更适合的信号。R10和R11为放大电路的集电极偏置电阻,C5和C6为放大电路的滤波电容。R9为放大电路的反馈电阻。其功能是保证放大电路有一个稳定的静态工作点和稳定的输出电压。图4 信号放大器电路图3.3 A/D转换模块硬件电路将光敏电阻与普通电阻分压进来的电压转换成所需要的数字信号。课题中将模拟信号转换为数字信号使用的是ADC08091。 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图5所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。图
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