1、摘要1. 電路組成(1) 光敏電路模塊(2) 電機驅動模塊(3) 溫度電路模塊(4) 顯示電路模塊(5) 電源電路模塊2. 程序設計3. 系統功能描述(1) 光敏檢測部分(2) 溫度檢測部分(3) 電機驅動部分(4) 顯示部分摘要本系統以HT46F49E單片機為核心器件。其主要模塊有單片機控制系統，光敏檢測模塊，電機驅動模塊，溫度檢測模塊，電源模塊。利用光敏二極管檢測光照強度的變化，利用光敏檢測模塊將電阻變化轉化為電壓變化，并將電壓變化的信號送單片機，單片機通過電機驅動模塊控制著電機的正反轉實現窗簾的來回移動，并輔以溫度檢測模塊來檢測室溫，構成一個多功能自動窗簾控制系統。其中，光敏控制模塊由光

2、敏二極管和NE555定時器構成，電機驅動模塊采用DS2003實現電機的驅動，而溫度檢測模塊采用DS18B20來構成，電源模塊實現給整個系統供+5V的電源。經過程序編制，制作電路板和調試，基本達到了我們所期望的系統功能。關鍵詞：單片機(HT46F49E)、光敏二極管、NE555DS2003DS18B20穩(wěn)壓7805一.電路組成(1)光敏檢測模塊1 )光敏二極管的構成及原理：光敏二極管又稱光電二極管，它與普通半導體二極管在結構上是相似的。下圖是光敏二極管的結構圖。在光敏二極管管殼上有一個能射入光線的玻璃透鏡，入射光通過透鏡正好照射在管芯上。發(fā)光二極管管芯是一個具有光敏特性的PN結，它被封裝在管殼內

3、。發(fā)光二極管管芯的光敏面是通過擴散工藝在N型單晶硅上形成的一層薄膜。光敏二極管的管芯以及管芯上的PN結面積做得較大，而管芯上的電極面積做得較小，PN結的結深比普通半導體二極管做得淺，這些結構上的特點都是為了提高光電轉換的能力。另外，與普通半導體二極管一樣，在硅片上生長了一層SiO2保護層，它把PN結的邊緣保護起來，從而提高了管子的穩(wěn)定性，減少了暗電流。光敏二極管與普通光敏二極管一樣，它的PN結具有單向導電性，因此，光敏二極管工作時應加上反向電壓，如圖所示。當無光照時，電路中也有很小的反向飽和漏電流，一般為1*10-8-1X10-9A(稱為暗電流)，此時相當于光敏二極管截止；當有光照射時，PN結

4、附近受光子的轟擊，半導體內被束縛的價電子吸收光子能量而被擊發(fā)產生電子一空穴對O這些載流子的數目，對于多數載流子影響不大，但對P區(qū)和N區(qū)的少數載流子來說，則會使少數載流子的濃度大大提高，在反向電壓作用下，反向飽和漏電流大大增加，形成光電流，該光電流隨入射光強度的變化而相應變化。光電流通過負載RL時，在電阻兩端將得到隨人射光變化的電壓信號。光敏二極管就是這樣完成電功能轉換的。在芯片CA3140中，由光敏二極管經一個電阻為10千歐的電阻連到引腳2,電源經1兆歐的電阻連道引腳3,經引腳6輸出連到NE555定時器的弓I腳2端。2 )555定時器的構成和原理555定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規(guī)模集

5、成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555,用CMOS工藝制作的稱為7555,除單定時器外，還有對應的雙定時器556/7556。555定時器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V工作，7555可在378V工作，輸出驅動電流約為200mA因而其輸出可與TTL、CMO漱者模擬電路電平兼容。555定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖2.9.1和圖2.9.2所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻

6、，一個RS觸發(fā)器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC/3555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC/3,A2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器A2的輸出為1,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3,同時TR端的電壓大于VCC/3,則A1的輸出為1,A2的輸出為0,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。555內部結構及其電路符號在芯片NE555定時器中，通

7、過引腳3、引腳6、引腳7輸出高低電平接到單片機，由單片機控制。(2)電機驅動模塊DS2003是著名的SG鏤司的產品，比較常見的是16腳MULTIWAT封裝的DS2003,內部包含4通道邏輯驅動電路。其額定工作電流為1A,最大可達1.5A,VSS電壓最小4.5V,最大可達36V;Vs電壓最大值也是36V,但經過我們的實驗，Vs電壓應該比VSS電壓高，否則有時會出現失控現象。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關系。該芯片的核心是H橋電路，H橋式電機驅動電路主要包括4個三極管。通過對角線上的一對三極管的導通情況，電流會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。電機順時針轉動：電機逆時針轉動

8、：本系統通過光敏檢測模塊將光信號轉化為電平信號輸入單片機，單片機通過程序控制實現兩個I/O端口在特定時間段向DS2003的IN1,IN2輸出高低電平，進而實現對電機的控制。(3)溫度檢測器模塊溫度是一種最基本的環(huán)境參數，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關，DS18B20裝置適用于人民的日常生活和工、農業(yè)生產用于溫度測量。由半導體公司生產的DS18B2理單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領域的溫度測量及控制儀器、測控系統和大型設備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點°DS18B20的性能特點：采用單總線專用技術，既可通過串行口線

9、，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值(9位二進制數，含符號位)，測溫范圍為-55C-+125C,測量分到辛率為0.0625C,內含64位經過激光修正的只讀存儲器ROM適配各種單片機或系統機，用戶可分別設定各路溫度的上、下限，內含寄生電源。DS18B20內部結構主要由4部分組成：64位光刻ROM溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,配制寄存器。DS18B20的管腳排列如圖2所示。光刻ROMfr白64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM勺排列是：開始8位(28h)是產品類型標號，接著的48位是該DS1

10、8B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼(CRG=x8+x5+x4+1)o光刻ROM勺作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625C/LSB形式表達.(4)電源模塊由于我們在整個電路系統中用到+5V的電壓，所以我們用三端穩(wěn)壓塊lm7805芯片來制作+5V的電源模塊。電路原理圖如下：7805是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源，它的輸出電壓恰好為+5v,剛好是51

11、系列單片機運行所需的電壓，我們所用的是lm7805,下面我們簡單的介紹一下它的3個引腳以及用它來構成的穩(wěn)壓電路的資料。<7805引腳圖其中引腳1接整流器輸出的正電壓，引腳2為公共地(也就是負極)，引腳3就是我們需要的+5V輸出電壓了。我們考慮到實際的應用環(huán)境及用戶的接受認可程度，我們用下面的固定式三端穩(wěn)壓器輸出電壓可調電路來實現+5V的輸出。但是在我們制作的過程中用直流+9V來代替輸入端的整流器輸入。上圖中R1用220,R2用680a的這個是用來調節(jié)輸出電壓的。輸出電壓公式UoUxx(1+R2/R1),此穩(wěn)壓電路可在512V穩(wěn)壓范圍內實現輸出電壓連續(xù)可調節(jié)。此三端集成穩(wěn)壓集成電路lm78

12、05最大輸入電壓為35V,輸入輸出差需保持2V以上，這樣該電路中因為穩(wěn)壓器的直流輸入電壓是正14V,故該穩(wěn)壓電路的最大輸出電壓為正12V。此電路的精度一般可達到0.04以上，用lm7805就能滿足一般需求了.二.程序設計程序流程為：利用單片機的PB0做光敏檢測模塊的輸入口，PB1做為溫度檢測模塊的輸入口，PC為LCD控制端，PA為LC彼據端，PB2-PB5做電機驅動模塊的輸出口。當清晨是陽光較強，此時光敏二極管呈現低電阻，相當于接入單片機為低電平，可以通過程序在PB0口輸出控制步進電機正轉，來關閉窗簾。當窗簾拉合到位后，滑動觸頭開關S1被接通，使PB2變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C輸出停止，電動機M停轉。

13、當傍晚時光線比較弱，此時光敏電阻呈現高電阻，相當于接入單片機為高電平，可以通過程序在PB0輸出負相脈沖控制步進電機反轉，來打開窗簾。當窗簾拉合到位后，滑動觸頭開關S2被接通，使PB2變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C輸出停止，電動機M停轉。程序流程圖如下圖所示：二.系統方案根據我們的課題要求，設計由光敏檢測，電機驅動，溫度檢測，電源模塊等幾大部分構成。(1)光敏檢測方案利用光敏二極管檢測光照強度的變化，利用模擬電路將電阻變化轉化為電壓變化，將微小的電壓變化用CA3140轉化為單片機可以識別的高低電平。(2)電機驅動方案我們采用DS2003芯片。DS2003是著名的SG宓司的產品，比較常見的是15腳MULTIWATT封裝的DS2003,內部包含4通道邏輯驅動電路，可驅動額定電壓4.5V到36V不等的電機。(3)溫度檢測方案我們選用了由半導體公司生產的DS18B20型單線智能溫度傳感器，經過我們測試，DS18B20對溫度反應靈敏，符合我們項目的要求。(4)顯示方案采用二極管指示當前系統的工作模式為打開或關閉，使得系統可以達到方便操作。系統總體框圖如圖1所示：4. 項目的特色與創(chuàng)新之處(1)將外部環(huán)境的光線變化作為控制電機自動調節(jié)窗簾開閉的信號，實現了窗簾的控制自動化。(2)將各種現代家居所必需的防煤氣泄漏功能集中到我們的多功能電動窗簾控制系統中，提高了產品的性價