单片机控制的光感百叶窗.docx

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单片机控制的光感百叶窗

国家职业资格全省（或市）统一鉴定

家用电子产品维修工论文

（国家职业资格

级）

论文题目：

单片机控制的光感百叶窗

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所在省市：

所在单位：

单片机控制的光感百叶窗

姓名

某某学院

摘要:

本文根据人类快节奏生活环境的需要，在传统手动百叶窗的基础上运用了单片机和传感器技术，通过光照强度的变化来自动调节百叶窗的角度,以达到全天侯的最佳透光.本设计还可以设置手动调节，可由用户个人根据需要自行调节,使百叶窗的设计和使用更合理、更方便。

关键词：

光敏电阻步距角步进电机单片机控制系统百叶窗自动机构

1、引言

在现代生活中,百叶窗的最基本作用无非就是是保护人们的隐私以及遮阳挡尘等功能，但是,我们传统的百叶窗必须手动去拉动，每天早开晚关也是挺麻烦的事情，特别是别墅,写字楼等大的百叶窗，重而且长，需要我们花费很大的力气才能将其打开或关闭，很不方便。

随着社会的进步和科技的发展,人们对越来越注重于科技产品的实用化和普及化.于是,用单片机控制的高科技百叶窗越来越受人们的青睐,更使我们的家居和办公场所呈现更高品位,也真正让百叶窗成为现代家居的一道亮丽风景线.

2、系统总体设计思路

如图1所示:

本设计就是通过传感器技术、单片机技术以及步进电机来控制百叶窗调节杆的旋转角度从而达到控制百叶窗的目地.设计主要包括光传感器、百叶窗、步进电机、单片机控制系统、百叶窗自动机构,电源用直流电源；电机驱动的电路与电机连接，电机主轴与百叶窗的调节杆连接。

本设计用新型光敏电阻感应室内的光照强度将室内光照强度或手动开关作为输入的模拟信号，通过AD转换将模拟信号转换成数字信号,再经过51单片机处理之后,将输出信号用来控制步进电机的步进步数和转向，从而实现百叶窗的开关以及透光角度大小。

当早上光照强度比较弱时,百叶窗打开90度;当中午光照比较强时,百叶窗打开45度;当晚上没有光照时,百叶窗为0度。

图1系统总体设计模块图

3、硬件电路设计

3.1光敏传感器

3.1.1光敏传感器模块

主要运用的是光敏电阻（RL），它是一种将电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器,它的工作原理是基于内光电效应,当入射光强时，内载流子数目的减少,电阻减小;当入射光弱时，内载流子数目的增加,电阻增大.光敏二极管价格低廉，实用性强，灵敏度高，如图2。

图2光敏传感器模块

光敏传感器模块采用的电压比较器是LM393如图3所示:

电压比较器是对两个电压VA和VB进行电压高低的一个比较，它有两个输入端：

同相输入端（“+”端）及反相输入端（“-”端），有一个输出端Vout（输出电平信号）。

同相端输入电压VA，反相端输入VB。

当VA>VB时，Vout输出高电平；当VB>VA时，Vout输出低电平。

图3LM393引脚图

3.2A\D转换模块

ADC0809是一种将模拟信号转换成可供单片机使用的数字信号的A/D模数转换器。

带有8位A/D转换器、8路多路开关，可以对八路输入信号选择其中一路进行模数转换。

可以和单片机直接接口。

3.2.1ADC0809内部逻辑结构如图4所示:

图4ADC0809内部逻辑结构图

3.2.2引脚结构如图5所示

图5ADC0809引脚结构图

IN0～IN7——8位模拟量输入通道;

ST——转换启动信号。

当脉冲处于下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；

EOC——A/D转换结束信号。

低电平有效,当EOC=0时,进行A/D转换；当EOC=1时,转换结束。

CLK——时钟脉冲信号。

通常使用频率为500KHz的时钟信号,最高频率不得高于640KHZ。

ALE——高电平有效的地址锁存允许信号。

A、B、C——3位地址输入线。

A为低地址，C为高地址，，用于选通8路模拟输入中的一路

D0～D7——数据输出线。

D0为最低位，D7为最高位;

OE——数据输出允许信号。

OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。

3.2.3模数转换测量子程序

图6模数转换测量流程图

3.3AT89C51单片机

单片机是把微型计算机的主要功能部件集成在一个芯片上的单芯片微型计算机，称单片微控制器。

单片机是在一块集成电路芯片上装有CPU和程序存储器、数据存储器、输入/输出接口电路、定时/计数器、中断控制器、模/数转换器、数/模转换器、调制解调器以及其他部件等的系统。

具有片内存储容量越来越大。

抗干扰性好，可靠性高。

芯片引线齐全，容易扩展。

运行速度高，控制功能强。

单片机内部的数据信息保存时间很长等特点。

目前,单片机渗透到我们生活的各个领域,它因小巧灵活、成本低、可靠性高、适用的温度范围宽等各种优越性已成为传统工业技术改造和新一代产品更新换代的理想选择对象，具有非常广阔的发展空间.

单片机AT89C51“40”接电源+5V，“20”接地，给单片机提供正确电源。

如图7为单片机AT89C51正常工作的外部条件。

图7单片机工作最小电路

3.4步进电机驱动装置

步进电机是将是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的离散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机，步进电机具有惯性小,反应快,速度高等优点,因此在我国目前市场上使用的非常广泛。

步进电机必须加驱动才可以运转，如果直接用单片机对步进电动机进行驱动的话，会造成单片机的输出电流太低，功率不够，无法达到驱动步进电动机的目的，所以,在本设计中引用了对步进电机进行驱动的装置,单片机输出电压之后接入达林顿管ULN2003来增加输出功率.

ULN2003是双列16脚封装的高压大电流达林顿晶体管,具有电流增益高、温度范围宽、工作电压高、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统,如单片机、PLC、智能仪表、等控制电路,可直接驱动继电器等负载.它的最大驱动电压=50V,最大驱动电流=500mA,通常单片机驱动ULN2003时,9脚可以悬空或接电源。

ULN2003内部引脚结构如图8所示:

图8ULN2003内部引脚结构

驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为步角）转动。

转动的速度和脉冲的频率成正比、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性、改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向等特点

3.4.1二极管代替步进电机电路

由于步进电动机电路简单，以及在仿真中方便观察电动机的状态和持续的时间，故将电动机的驱动输出换成发光二极管。

图9二极管代替步进电机电路

3.4.2暂停控制

用开关对电机进行控制控制，当开关打开时,电机运行;闭合时步进电动机暂停。

图10暂停开关电路

4、软件设计

设计程序以及设计的原因和方法如下

/*步进步伐，根据所使用的步进电动机89c51说明书，使用八相驱动*/

#definer1{A1=1;B1=1;C1=1;D1=0;}

#definer2{A1=1;B1=1;C1=0;D1=0;}

#definer3{A1=1;B1=1;C1=0;D1=1;}

#definer4{A1=1;B1=0;C1=0;D1=1;}

#definer5{A1=1;B1=0;C1=1;D1=1;}

#definer6{A1=0;B1=0;C1=1;D1=1;}

#definer7{A1=0;B1=1;C1=1;D1=1;}

#definer8{A1=0;B1=1;C1=1;D1=0;}

/*产生定时信号，作为ADC芯片的时钟信号*/

voidtimer（）

{

TMOD=0x10;

TH0=（65536-190）/256;

TL0=（65536-190）%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

/*步进电动机正、反转*/

voidbujin（unsignedintpd）

{

if（pd）

{

delay（5）;

}

else

{

delay（5）;

};

}

/*判断函数，为了防止光敏电阻随各种因素导致的光强而不稳定的变动，使得驱动的步进电动机不停的微微转动，将光强分为5个等级，不同等级驱动步进电动机转的时间不同*/

pduan（unsignedinta）

{

unsignedintx;

if（a<51）x=0;

elseif（a<102）x=1;

elseif（a<153）x=2;

elseif（a<204）x=3;

elsex=4;

return（x）;

}

/*中断程序，产生时钟定时信号*/

voidt0（void）interrupt1using0

{

TH0=（65536-190）/256;

TL0=（65536-190）%256;

CLK=~CLK;

}

5、电路图设计

5、总结

本文介绍了光感百叶窗控制器的智能项目，系统的介绍了光感百叶窗控制器从硬件电路设计到软件设计的一系列步骤。

本文主要采用步进电机作为执行元件，以光敏电阻作为传感元件，89C51单片机作为控制芯片，从而实现了光感百叶窗各项智能项目。

同时，由于设计的时间和能力有限，光感百叶窗的许多功能和技术没有进行进一步的研究，如对光感的温度和百叶窗的旋转角度没有显示，没有完成实物的设计，这不得不说是一个遗憾。

但是，一篇完整论文的设计，让我掌握了关于单片机系统和电子操作软件等各方面的知识，尤其在实践方面有很大的提升。

毕业论文即将完成，在这里我要对曾对我提供过帮助的所有老师和同学表示最衷心的感谢：

。

6、参考文献

（1）姚福安《电子电路设计与实践》山东科学技术出版社2005

（2）王倢婷《传感器及应用》中国劳动社会保障出版社2007

（3）李秀忠《单片机应用技术（汇编语言）》中国劳动社会保障出版社2006

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