传感器课程设计报告--百叶窗控制系统

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1、 I 目目 录录 1 1引言引言. 1 2 2系统总体设计方案系统总体设计方案 1 2.1 2.1 设计思路设计思路 . 1 2.2 2.2 总体框图总体框图 . 2 3 3系统硬件设计系统硬件设计 2 3.1 总硬件原理图总硬件原理图 2 3.2 模块原理图模块原理图 3 3.2.1 3.2.1 光敏电阻电路光敏电阻电路 . 3 3.2.2 3.2.2 电机驱动电路电机驱动电路 . 6 3.2.33.2.3 单片机电路单片机电路 8 4 4元件清单元件清单 10 5 5系统调试与测试结果系统调试与测试结果 10 5.1 软件编程与调试软件编程与调试 . 10 5.2 硬件调试硬件调试 12

2、6 6测试结果分析测试结果分析 13 7 7总结总结. 13 8 8参考文献参考文献 13 1 1 1引言引言 随着电子技术的飞速发展，微电子技术得到越来越多的应用，同时影响着人们生 活工作的方方面面。自动窗控制系统经历了从无到有，并逐步丰富功能和可靠性发展。 为了减少因光线过强引起的显示器显示模糊程度,解决人们经常手动操作闭合窗 帘的烦恼, 在此,我设计出了“自动感光启闭办公百叶窗”,智能控制室内光线. 通过 室外光敏电阻感受光强变化,单片机接收光敏电阻信号,从而驱动步进电机使百叶窗闭 合和打开，调整进入室内的光线;当室内光线达到适宜时,室内光敏传感器向单片机发 出信号,单片机控制步进电机停

3、止转动。这样使室内光线始终保持舒适宜人,让人们能 够全神贯注地工作,解决了因窗帘开合,进入室内的光线过强或过弱给人们日常生活和 工作带来的不便. 本课设描述的就是一种可根据环境光强的百叶窗控制系统的实现原理和过程。 2 2系统总体设计方案系统总体设计方案 2.1 2.1 设计思路设计思路 本次设计采用 AT89C51 单片机作为系统控制器，采用光敏电阻强弱转换为电信号 的高低电平对现场光强弱的识别，并通过 H 桥式电路来驱动直流电机，在通过电机的 转动来控制窗帘的转动。 2 2.2 2.2 总体框图总体框图 图 21 系统总体框 3 3系统硬件设计系统硬件设计 3.1 总硬件原理图总硬件原理图

4、 图 31 总硬件原理 3 3.2 模块原理图模块原理图 3.2.1 3.2.1 光敏电阻电路光敏电阻电路 光敏电路中通过改变小灯离光敏电阻的距离来改变光照强弱，实现百叶窗的功能， 如图 32 所示，小灯是可以上下变化的。 图 32 光敏电阻电路 研究光敏电阻特性： （一） 基本原理： 光线的作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电导率的 变化，这种现象称为光电导效应。 光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照愈强，器件自身的电阻愈小。基于 这种效应的光电器件称光敏电阻。 光敏电阻无极性，其工作特性与入射光光强、波长和外加电压有关。 （二） 需用器件与单元： 主机箱、安装架、

5、普通光源、各种滤光镜、 光电器件模 板 、光敏电阻探头、照度计模板、光照度探头。 （三） 测量实验步骤： (1)亮电阻和暗电阻测量 光敏电阻实验原理如图 31 4 图 31 光敏电阻实验 调节光敏电阻工作电压 亮电阻测试 暗电阻测试 实验结果 分析： 一般情况下，实用的光敏电阻的暗电阻往往超过 1M,甚至高达 100M，而亮电阻 则在几 k 以下，可见测量数据有效。 (2) 光照特性测试 光敏电阻的工作电压一定时（5V） ，它的阻值（光电流）随光照度 变化而变化。按表 3-2 进行测量，作图 3-2.。 分析： 理论上，光敏电阻在弱光照下，光电流 I 与光照度 E 具有良好的线性；在强光照 5

6、 下则为非线性。根据测试数据所画得的光照特性曲线较好地满足上述情况，说明实验 操作准确。 (3) 伏安特性测试 光敏电阻在一定的光照度下，光电流随外加电压的变化而变化 调节光源电压为 100Lx 时对应的电压值 调节光敏电阻工作电压的值读取相应的光电流 重复测试不同照度的伏安特性，将测量数据填入表 3-3，并作图 3-3。 分析： 由图 3-3 可知，在给定光照下，光敏电阻的阻值与外加电压无关，仅由光敏电 阻本身性质决定，但是不同光照情况下的伏安特性具有不同的斜率，即光照强度不同， 阻值不同。 当光敏电阻承受的功率超过它本身的额定功率，曲线开始变弯，说明光电流趋 向饱和。 (4) 光谱特性测试 光敏电阻在一定的工作电压时， 在等能量、 不同波长的光作用下， 其阻值的变化是不同的，即光电流大小不一样。本实验光功率以 1mW 为标准，更换光 源前端盖的滤光镜获得不同波长的光。将测量数据填入表 3-4，并作图 3-4 6 分析： 光谱特性与光敏电阻