轻工业学院电子技术课程设计题目简易窗帘自动开闭电路学生王杰专业班级材料物理10-01学号 2院（系）技术物理系指导教师黄春完成时间 2012年12月27日轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易窗帘自动开闭电路专业材料物理10-1学号 2 王杰主要容、基本要求、主要参考资料等：主要容1．阅读相关科技文献。

2．学习protel软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求1.要求电路能够通过感应装置，检测到光线的强弱。

2.要求电路根据光线的强弱，自动将窗帘打开和关闭。

3.要求电路能够在窗帘接触到边沿时，自动切断电源。

主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，大学，2001年6月2．福安，电子电路设计与实践，科学技术，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学，1999年10月4．银华，电子线路设计指导，航空航天大学，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教，2003完成期限： 2012年12月31日指导教师签章：专业负责人签章：2012年12月24日目录摘要 (I)1 概述 (1)2 系统方案设计 (2)2.1 系统组成框图 (2)2.2 主要单元电路的设计及功能 (2)2.2.1 电源电路 (2)2.2.2 光信号处理电路 (4)2.2.3 继电器控制电路 (7)2.2.4 电机驱动电路 (8)3 元器件选型 (11)3.1 变压器 (11)3.2 整流桥堆 (11)3.3 三端稳压器LM7805 (12)3.4 555定时器 (12)3.5.1 固态继电器 (13)3.5.2热敏干簧继电器 (112)3.5.3磁簧继电器 (13)3.5.4 光继电器 (13)3.5.5时间继电器 (14)4 结论 (15)5 总结 (17)参考文献 (19)附录 (20)简易窗帘自动开闭电路摘要本简易窗帘自动开闭电路由光信号处理电路、继电器控制电路和电机驱动电路组成。

光信号处理电路包括由光敏电阻组成的分压器和由555定时器组成的施密特触发器。

光敏电阻构成的分压器把把连续变化的光强度信号转换为连续变化的电压电信号，利用施密特触发器对阈值电压和分压器输入的电压进行比较，施密特触发器根据分压器电路输出电压的高低不同输出对应的高低电平。

光信号处理电路输出的高低电平根据BJT的开关特性控制继电器线圈回路的通断，继而控制继电器各触点的开闭。

当常闭触点闭合时直流电机实现正转，当常开触点闭合时电流从相反方向流入直流电机，电机反转。

同时配合限位开关实现窗帘接触到边沿时自动切断电源。

关键词电机光敏电阻分压器 555定时器施密特触发器继电器限位开关1 概述窗帘的主要作用是与外界隔绝，保持居室的私密性，同时它又是不可或缺的装饰品。

基本功能1、保护私隐。

对于一个家庭来说，谁都不喜欢自己的一举一动在别人的视野之。

从这点来说，不同的室区域，对于私隐的关注程度又有不同的标准。

客厅这类家庭成员公共活动区域，对于私隐的要求就较低，大部分的家庭客厅都是把窗帘拉开，大部分情况下处于装饰状态。

而对于卧室、洗手间等区域，人们不但要求看不到，而且要求连影子都看不到。

2、利用光线。

其实保护私隐的原理，还是从阻拦光线方面来处理的。

这里所说的利用光线，是指在保护私隐的情况下，有效地利用光线的问题。

3、装饰作用。

装饰墙面窗帘对于很多普通家庭来说，是墙面的最大装饰物。

犹其是对于一些"四白落地"的一些简装家庭来说，除了几幅画框，可能墙面上的东西就剩下窗帘了。

所以，窗帘的选择漂亮与否，可能往往有着举足轻重的作用。

4、吸音降噪。

我们知道声音的传播部分，高音是直线传播的，而窗户玻璃对于高音的反射率也是很高的。

所以，有适当厚度的窗帘，将可以改善室音响的混响效果。

同样，厚窗帘也有利于吸收部分来自外面的噪音，改善室的声音环境。

传统的窗帘需要人为每天早上打开窗帘晚上关闭窗帘，因此，早晚开闭窗帘就非常麻烦。

简易窗帘自动开闭电路从根本上解决了这一问题。

简易窗帘自动开闭电路能根据外部光线强度自动在早上光线强时打开窗帘，晚上外部光线弱时自动关闭窗帘。

它实现全自动控制，不用人参与。

并且此电路阈值电压可调，用以调节在什么亮度围窗帘打开，使此电路的应用更加灵活。

2 系统方案设计2.1 系统组成框图简易窗帘自动控制电路系统框图如图2-1图2-1 系统组成框图此系统由光信号处理电路、继电器控制电路、直流电机驱动电路、电源电路和直流电机组成。

光信号处理电路主要由光敏电阻和由555定时器组成的施密特触发器构成。

利用光敏电阻阻值随光照强度的增强而减小的特性。

在光敏电阻阻值变化的同时影响由光敏电阻和电位器构成的分压器的电位大小。

把分压器得到的电压值输入555定时器，继而得到一个由光敏电阻控制的电平信号。

继电器控制电路根据555定时器输出的高低电平和BJT的开关特性控制继电器的开闭。

电机控制电路利用继电器的开闭和限位开关控制直流电机的正反转和停转。

2.2 主要单元电路的设计及功能2.2.1 电源电路如图2-2所示是电源电路图2-2 电源电路此电源是一个220V工频电源。

它由变压器、整流桥、前级滤波、三端稳压器和后级滤波组成。

图示的变压器变比是220:9，变压器把220V的交流电压变成9V的交流电压。

整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。

在交流的正半周，变压器次级上正下负，电流从正极经D4、负载和D5流回变压器的负极，这样若忽略二极管的导通电压，在负载上得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性为上正下负；在交流的负半周，变压器次级上负下正，电流从正极经D6、负载和D3流回变压器的负极，这样在负载也得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性与正半周一样,也为上正下负。

因此在交流信号的正负半周的分别作用下，整流器均输出单极性的脉动电压，该输出的直流成份已大于零经整流后的电压有比较大的波纹。

前级滤波器由大电容C1和小电容C2并联组成，我们知道电容能够滤除交流信号，整流器输出的单极性脉动电压经过该滤波器后，就变成了直流信号了。

大电容C1的作用主要是交流成份和储存电能，小电容C2的作用是滤除高频干扰。

输出的直流电压是不稳定的，它的输出电压值会随着电网电压的波动和负载的轻重而变化，并不适合直接应用于计算机系统和电子电路，因此还必须进行稳压。

图2-3是三端稳压芯片7805的实物图。

图2-3 7805实物图集成稳压器7805是一个固定5V输出的集成三端线性稳压器，是它的实物照片。

它部有一个类似稳压管的电压基准源，且利用深度负反馈电路将输出稳定控制在5V，在一定围不受电网电压和负载轻重的影响。

它的最大输出电流为1A，最高输入电压为36V，输入管脚和输出管脚之间的最大压差为2.5V，最低输入电压为7.5V。

中后级滤波器由C3和C4构成，它的作用是进行进一步的滤波，为防止电源在稳压过程中和负载变化过程中所产生的直流输出电压波动。

2.2.2 光信号处理电路如图2-4所示是光信号处理电路。

图2-4 光信号处理电路此电路由光敏电阻分压器和555定时器构成的施密特触发器组成。

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。

光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。

常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。

设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。

光敏电阻R3和电位器R2组成分压器。

如图2-5所示是施密特触发器的符号及输入输出波形。

图2-5 施密特触发器符号及输入输出波形施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。

在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。

正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。

它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。

这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。

利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。

输入的信号只要幅度大于vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。

此电路中所用施密特触发器由555定时器构成。

555定时器的部构造和引脚如图2-6所示。

图2-6 555定时器部构造图和引脚分布图它部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

图2-7为555定时器的主要引脚功能。

INPUTS OUTPUTS MR ST EO DN ＯＮ０１０１１０１００００００×ＬＡＴＣＨＥＤ１×０×０××１×Ｚ图2-7 555定时器的主要引脚功能图2-4所示电路中，夜晚来临光线由强变弱时，光敏电阻阻值增大，555定时器第2引脚和第6引脚电位升高，当电位大于时555定时器的第3引脚输出高电平；早上光线由弱变强时，光敏电阻阻值逐渐减小，555定时器第2引脚和第6引脚电位降低，当电位小于时555定时器的第3引脚输出低电平。

由R5和R6组成的分压器可以调节施密特触发器的回差电压围。

2.2.3 继电器控制电路如图2-8所示是继电器控制电路。

图2-8 继电器控制电路继电器控制电路主要由两个开关二极管1N4148、两个电阻、一个NPN三极管和继电器的线圈组成。