智能卧室窗帘分解.doc

Hefei University 2015年合肥学院电子设计竞赛 项目报告 项目名称： 智能卧室窗帘 作者姓名：翟真育 1405031008 14自动化一班 孙金红 14050310131 14自动化一班 完成时间： 2016年3月14日  引言 进入二十一世纪，随着国民经济的发展和科学技术水平的不断提高，人们的生活水平不断改善，对居住空间及居住环境的要求越来越高。窗帘是人类自定居开始就存在的家居用具，用以保护人的隐私及改变屋内光线。随着时代的发展，传统的窗帘已不能满足人们需求，为此提出一个多功能智能窗帘控制器的研究。 文中介绍了系统总体的设计方案，及系统工作原理，详细阐述系统硬件的设计和软件程序的设计流程。文章提供有关数据，并作出相应分析，总结系统所实现的功能，分析不足，为此提出展望。 关键字：单片机、按键控制、光敏电阻、智能窗帘 1 系统方案设计 1.1 设计要求 要求设计一个智能控制的窗帘。系统包括主控电路、光控电路、键盘等部分。设计检测电路，实现根据环境亮度控制窗帘开度；设计键盘电路，实现定时控制，以达到控制房间亮度的目的。 1.2 系统框图 系统的构成如图1.1所示，系统所用的微控制器为AT89C51，提供各种信息的处理及采集。采集按键直接通过编码电路，进而与38Khz的脉冲波进行调制，抗干扰性高，可在光照充足的条件下使用。光控模块，使用光敏电阻进行采集，光敏电阻具有随光照强度大小变化，其电阻值随之变化的特点。利用这个，可从光强，到电阻，继而至电压变化，从而对相应电压电阻进行数模转化为数字量，方便微控制器的处理。如图1.1。 图1.1 系统框图 1.3 系统方案设计 光强采集电路方案：第一种方案，使用光敏二极管，其实光敏二极管可相当于一个 光敏电阻。但由于半导体的单相导通特性在采集方面并不合适，因此不予考虑。 第二种方案，使用光敏电阻，由于光敏电阻有随光照强度变化而其电阻变化的特点，在输入点处的变化是连续的，同时其光照-伏安特性可在一定范围内线性，因此对于光敏电阻予以使用。 图1.4 光敏电阻 电机驱动电路的选择：第一种方案，直接接口引入，特点简单方便，缺点驱动电流不足，线圈反向电流会引入电路造成干扰或者损害，因此不予考虑。 第二种方案，使用由MOSFET所搭建的H桥驱动电路，此电路属于可逆性电路，可控制电机的正转和反转，同时所加信号若为脉冲信号，通过调制脉冲的占空比，可对电机进行调速。以上，应选择第二种方案。 图1.5 H桥电路原理图 2 硬件设计 2.1 最小系统设计 单片机的最小系统可使单片机作为一个能正常工作，处理各种信息的单元。如今的最小系统可简化为单片机、复位电路、振荡电路三个部分。在上一个章节已说明单片机使用AT89C51型单片机。如图2.1为所使用单片机的最小系统。 图2.1 AT89C51复位晶振电路图 2.2 光采集模块设计 此模块由光敏电阻、A/D转换器和限流电阻组成。由于A/D转换器已集成于微控制器内，因此无需额外增加。光敏电阻在选用时，应考虑其光谱峰值以及电阻值在光照与黑暗情况下的差值。根据表2.1可知，由于光谱峰值相差不大，从而在此无需过多考虑。在亮电阻与暗电阻差值比较中，我们找到PGM5506及PGM5516两种型号的光敏电阻特性较为适合，原因是所使用的分压限流电阻为100KΩ，不宜使用亮电阻较大的光敏电阻。同时由于PGM5516的亮暗电阻差值较大，因此选择PGM5516型光敏电阻。 表2.1 5mm PGM5系列光敏电阻特性表 型号 最大电压（VDC） 最大功率（mW） 环境温度 （℃） 光谱峰值 （nm） 亮电阻（10lx）（k?） 暗电阻 （M?） PGM5506 100 90 -30~+70 540 2~6 0.15 PGM5516 100 90 -30~+70 540 5~10 0.2 PGM5526 150 100 -30~+70 540 8~20 1.0 PGM5537 150 100 -30~