简易自动窗帘系统设计.docVIP

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摘要

窗帘自动开闭电路的设计包括光信号获取及转换为电信号，利用电信号实现控制，以及各种控制状态的自动转换。

通过光敏电阻转换为电位信号，继而利用5G1555构成的施密特触发器进行电位比较，根据情况不同输出高低电平。利用电平高低以及BJT特性实现继电器开关的开断，同时配合限位开关继而控制电机的正反转及停转。

关键字：光敏电阻5G1555触发器继电器电机

第一章简易自动开闭窗帘功能要求

功能：设计一个简易窗帘自动开闭电路。该电路能够检测到光线的强弱，同时根据光线的强弱，自动将窗帘打开和关闭。

要求：

要求电路能够通过感应装置，检测到光线的强弱。

要求电路根据光线的强弱，自动将窗帘打开和关闭。

要求电路能够在窗帘接触到边沿时，自动切断电源。

根据上述要求选定设计方案，画出系统框图，写出详细的设计过程。

第二章自动开闭窗帘的基本组成及工作原理

第一节系统组成框图

简易自动窗帘开闭电路的总体框图如图1所示。它是由光强监测电路、光强信号处理电路、控制电路、电机开关电路、电源电路五部分组成。

电机开关电路控制电路光强信号处理电路光强监测电路

电机开关电路

控制电路

光强信号处理电路

光强监测电路

电源电路

电源电路

图1简易自动窗帘开闭电路总体框图

光强检测电路的功能是利用光敏电阻的特性，即入射光强时，电阻减小，入射光弱时电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联的支路电压，进而将光信号转换为电信号。光强信号处理电路的功能是将光强监测电路输出的电信号输入555集成电路，继而得到一个电平信号，为控制电路作准备。控制电路的功能是将得到的电平信号送至BJT，由BJT的导通与截止控制继电器开关的开断。电机开关电路的功能是利用继电器开关的开断控制电机正反向运行与停止，进而使窗帘运动或静止。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。

第二节主要单元电路设计

图2光强检测和光信号处理电路

光强监测电路和光强信号处理电路

如图2所示，光强监测电路实际上就是一个光敏电阻，即当光敏电阻RD接收到的入射光强时，电阻减小，入射光弱时，电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联的支路电压，进而将光信号转换为电信号。

图中所示光强信号处理电路是主要由5G1555定时器以及分压电阻和电容组成的。光敏电阻阻值的改变要想被电路所识别，就要让其通过改变电位或者电流来实现。本电路让光敏电阻与W1、W2串联之后再与5G1555定时器并联。W1、W2在此起分压作用，并且根据光敏电阻阻值变化范围的不同可调节W1、W2与之相适应。5G1555定时器在此相当于施密特触发器，通过比较W1的滑动触头端的电位与5G1555定时器“2/3VCC”与“1/3VCC”处电位的不同使之输出相应的高低电平。然而在此不采用较为简单的运算放大器作为比较电路的原因是：（1）555定时器本身具有被比较电位，即由3个相同阻值的电阻分压构成的“ 2/3VCC”电位点与“1/3VCC”电位点。（2）5G1555定时器本身输出的高电平与它的电源输入电压相等，这就为以后控制电路BJT的使用提供了方便。（3）555定时器应用广泛，封装完善，用户不必了解内部构造只需知道管脚的作用即可。

为了能够更好的分析光强监测电路和光强信号处理电路的运行原理，下面我们将555定时器的内部构造给出作为参考，并将光强监测电路与之相连，给出简单分析。如图三所示。

图3555定时器构造图

图中VCC即为电源电路输出的电压，大约为6.8V左右。（4）端为复位端，本电路不需要复位，所以直接接电源。（8）端为电源端，（1）端为接地端，（3）为输出端，（5）为控制电压端，（7）为放电端本电路不需使用。（6）端为阈值输入端，（2）端为触发输入端，本电路将（2）（6）短路然后与光敏电阻阻值改变形成的电位相连。比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC与1/3VCC。555定时器功能可由图推出：①即当VI12/3VCC,VI22/3VCC，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置零0，VO输出为低电平。②当VI12/3VCC,VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器置1，输出端VO为高电平。③当VI12/3VCC,VI21/3VCC时，基本RS触发器处于保持状态，电路亦保持原状态不变。

当白天时，光强逐渐增大，光敏电阻阻值逐渐减小，（6）端电位持续升高，当升至2/3VCC时，电路处于①状态，VO输出为低电平。之后只要光强不是太弱，即（6）端电位不小于1/3VCC，则电路将一直维持在①或者③状态，即VO为低电平。当晚上来临时，光强逐渐减弱，光敏电阻阻值逐渐增大，（6）端电位持续降低，当降至1/3VC