【文章內(nèi)容簡介】 性，純粹是一個電阻器件，使用時可以加直流偏壓，也可以加交流電壓。當無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值急劇減少，因此電路中電流迅速增加。光敏電阻具有很高的靈敏度，很好的光譜特性，光譜響應(yīng)從紫外區(qū)一直到紅外區(qū)。而且體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。因此在自動化技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對，參與導電，使電路中電流增強。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導彈制導、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中?？梢姽夤饷綦娮杵鳎喊ㄎ?、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。這里選用Ф3系列的GL3526。應(yīng)用光控原理工作，天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關(guān)閉。由運放組成比較電路，同向輸入端有兩個電阻分壓得到一個電壓值，作為基準電壓進行比較，而反相輸入端用一個光敏電阻對外部環(huán)境的光線進行采集，利用光敏電阻暗時電阻大，亮時電阻小的特點，來確定反向輸入端的電壓值。再兩者進行比較，比較后的信號再送入單片機89C2051的P0口，從而通過單片機來控制電機的正反轉(zhuǎn)。來實現(xiàn)天亮窗簾自動打開，天黑窗簾自動關(guān)閉這一自動控制功能。 信號調(diào)理電路 放大濾波電路在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表儀器放大器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器。來自傳感器的信號通常都伴隨著很大的共模電壓（包括干擾電壓）。一般采用差動輸入集成運算放大器來抑制它，但是必須要求外接電阻完全平衡對稱，運算放大器才具有理想特性。否則，放大器將有共模誤差輸出，其大小既與外接電阻對稱精度有關(guān)，又與運算放大器本身的共模抑制能力有關(guān)。一般運算放大器共模抑制比可達80dB，而采用由幾個集成運算放大器組成的測量放大電路，共模抑制比可達100～120dB。濾波器是具有頻率選擇作用的電路或運算處理系統(tǒng)，具有濾除噪聲和分離各種不同信號的功能。傳感器過來的信號經(jīng)常帶有各種各樣的干擾，因此要采用濾波電路來去除干擾。綜合考慮，采用低通濾波器。本設(shè)計采用將放大濾波功能結(jié)合的電路。 A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換的作用是進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時，先要確定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計運用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，A/D轉(zhuǎn)換誤的位數(shù)確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號預處理電路精度A/D轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。本次設(shè)計使用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。關(guān)于ADC0809的介紹：ADC0809是CMOS 單片型逐次逼近式A／D 轉(zhuǎn)換器，它由8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D／A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809 可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL 兼容。 ADC0809與單片機的接口電路A/D 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定A/D 轉(zhuǎn)換完成。因為只有確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才進行傳送。為此可采用以下三種方式： 1）定時傳送方式：對于一種A時子程序。A/D轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)動這個子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可以進行數(shù)據(jù)傳送,對于A/D轉(zhuǎn)換來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128us，相當于6MHZ的MCS51單片機共60 個機器周期?？筛鶕?jù)此設(shè)計一個延了。2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片表明有轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809 的E端，因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，則進行數(shù)據(jù)傳送。3）中斷方式中斷方式ADC0809與8031的中斷方式接口電路只需將0809的EOC端經(jīng)過一非門連接到8031的INTl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省CPU的時間，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷請求，單片機響應(yīng)中斷請求，由外部中斷1 的中斷服務(wù)程序讀A／D 結(jié)果，并啟動0809的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。設(shè)計中用單片機啟動ADC0809后，延時130us，就可以讀取正確的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括顯示子程序，鍵盤子程序，時鐘程序，步進電機控制程序設(shè)計及部分構(gòu)成。本章節(jié)系統(tǒng)的介紹了電動窗簾的主程序和各主要功能子程序的設(shè)計流程，具體的程序代碼見附錄。 主程序軟件設(shè)計主程序構(gòu)成無限循環(huán)，主要完成單片機初始化，關(guān)中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵掃描，電機運行，計時等功能。 主程序流程圖啟動主程序，先關(guān)中斷并且設(shè)置堆棧，接著初始化寄存器，初始化顯示內(nèi)容；然后執(zhí)行按鍵查詢，執(zhí)行相應(yīng)的操作。如果是設(shè)定鍵，則設(shè)定時間，開始計時；到時間后步進電機開始相應(yīng)的工作，工作完成后停機。如果是電機控制鍵，則也執(zhí)行相應(yīng)的工作。如果都不是，則是復位鍵，采取復位操作。 主要功能子程序設(shè)計 步進電機程序設(shè)計步進電機程序設(shè)計的主要任務(wù)是： ★ 判斷旋轉(zhuǎn)方向；★ 按順序傳送控制脈沖；★ 判斷所要求的控制步數(shù)是否傳送完畢。 步進電機工作流程圖 顯示程序顯示程序開始后，起始地址60H發(fā)送到R0，01H發(fā)送至顯示位代碼R2，再將位代碼發(fā)送到單片機A口，單片機取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換成顯示代碼發(fā)送至單片機B口，延時2ms，指針R0加1，然后判斷6顯示是否完成。如果完成則返回，沒完成則位代碼R2左移一位，繼續(xù)顯示查表，一直到6位顯示完成后返回。 顯示部分流程圖 鍵盤程序設(shè)計按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執(zhí)行或者重復執(zhí)行。現(xiàn)在用軟件延時的方法來避開抖動階段。在判斷是否有鍵閉合后都延時5ms，按下鍵后再延時12ms就可以避免鍵盤的抖動。然后鍵碼分析，執(zhí)行相應(yīng)的模塊，顯示后返回。 鍵盤程序流程圖 定時程序設(shè)計定時的主要功能是在設(shè)定時間單片機能夠得到中斷信號，從而控制窗簾的開關(guān)。時鐘發(fā)出50ms的信號給單片機，計數(shù)器計數(shù)，當計數(shù)到20，則過了1秒，秒單元數(shù)值加1，當秒單元到達60，分單元數(shù)值加1，秒單元清零。當時單元到達24，時單元清零。標志1天時間計滿，把他們的值放到存儲單元的指定單元。 定時功能流程圖5 總結(jié)與展望經(jīng)過三個月的資料查找和設(shè)計，我已完成了畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。本文設(shè)計了電動窗簾控制器的智能項目，系統(tǒng)的介紹了電動窗簾控制器的硬件電路設(shè)計到軟件設(shè)計的以系列步驟。本設(shè)計采用步進電機作為執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件的傳感器作為檢測元件，89C51單片機作為控制芯片，輔助鍵盤和顯示，實現(xiàn)了電動窗簾控制器的多項智能項目?？v觀整個設(shè)計系統(tǒng)，單片機使用了熟悉的89C51單片機，從而使整個控制芯片了如指掌。熟悉的控制芯片設(shè)計起來也是得心應(yīng)手。所用芯片簡單實用，減少了開發(fā)和硬件開銷。傳感器部分使用光敏電阻，可以持續(xù)性的檢測外界光強變化，通過電橋電路后的信號進入比較器，可以得出一個信號，此信號經(jīng)過放大，A/D轉(zhuǎn)換后進入單片機，通過單片機的脈沖信號進而控制步進電機的運行。本設(shè)計的步進電機可以很好的執(zhí)行單片機的命令。步進電機為一種數(shù)字伺服執(zhí)行元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、控制方便、控制性能好等優(yōu)點。使得窗簾的開關(guān)更加的準確，穩(wěn)定。設(shè)計的時鐘電路配合單片機的定時功能，加上光電傳感器的檢測光強很好的解決了自動控制這項功能。同時，由于設(shè)計的時間和能力有限，還有許多功能和技術(shù)沒有充分研究，如解決光電開關(guān)的滯回特性，可以使用施密特電路來完成，無奈時間有限。其次，顯示功能中海沒有顯示電動窗簾控制器的工作方式?？刂破鞴潭?，沒有藍牙和紅外控制功能。而且沒有完成實物的設(shè)計，這不得不說是一個遺憾。但是，一個完整的畢業(yè)設(shè)計過程，讓我掌握了單片機系統(tǒng)和電子操作軟件等方面的知識，尤其在動手能力方面有很大的提升，也給今后更成功、完善的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。參考文獻[1] 姚福安．電子電路設(shè)計與實踐．濟南：山東科學技術(shù)出版社，2005．[2] 何西才，楊靜，任力英. 實用傳感器接口電路實例. 北京：中國電力出版社，2007[3] 劉守義. 單片機應(yīng)用技術(shù). 陜西：西安電子科技大學出版社，2007[4] 李廣第. 單片機基礎(chǔ). 北京：北京航空航天大學出版社，2001[5] ,2005,2:3536[6] 王麗君,楊偉豐. 電機無線遙控系統(tǒng)設(shè)計的研究大眾科技,2009,11:124125[7] 張培志,陸偉. ，2008[8] ::航空工業(yè)出版社,1998[9] 周航慈，朱兆優(yōu). 智能儀器原理與設(shè)計. 北京：北京航空航天大學出版社，2005[10] 劉印春. 傳感器原理. 北京國防科技大學出版社，2006[11] 孟志永．單片機外圍電路設(shè)計．北京：電子工業(yè)出版社，2004[12] 王曉明. 電動機的單片機控制. 北京：北京航空航天大學出版社，2002[13] 沙占有. 中外集成傳感器實用手冊. 北京：電子工業(yè)出版社，2005[14] 胡漢才. 單片機原理及其接口技術(shù). 北京：清華大學出版社，2003[15] 呂俊芳. 傳感器接口與檢測儀器電路. 北京：北京航空航天大學出版社，1995[16] HITECH Software．PIC C User’s Manual．．[17