课程设计--自动窗帘的设计.doc

精品文档简易窗帘自动闭合电路摘要窗帘自动开闭电路的设计包括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。通过张光敏电阻转换为电信号，继而利用555构成的单稳态触发器根据不同情况输出高低电平，利用高低电平控制三极管的导通与否实现继电器开关的开断，在限位开关的控制下实现电机的正反转和停转。关键词：光敏电阻 555触发器 继电器 电机目录第一章 简易自动窗帘的功能要求第二章 自动开闭窗帘的基本组成和工作原理第一节 系统组成框图第二节 主要单元电路设计1、光强检测电路和光强信号处理电路2、电动机的控制电路3、电机开关电路4、电源电路第三节 电路原理图第三章原器件清单第四章 设计体会第五章 主要参考资料第一章 简易自动开闭窗帘的功能要求功能：设计一个简易窗帘自动开闭电路，使之可以检测到光线的强弱，同时根据光线的强弱，自动将窗帘打开和关闭。要求：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 要求电路能够在床帘接触到边沿时，自动切断电源。第二章 自动开闭窗帘的基本组成和工作原理第一节 系统组成框图简易窗帘自动闭合电路的总体框图如下，由光强检测电路，光强信号处理电路，电动机的控制电路，电源电路四部分组成。电动机的控制电路光强信号处理电路光强检测电路电源电路光强检测电路功能是利用光敏电阻的特性，入射光强时，电阻减小，入射光若是电阻增大，光敏电阻阻值的大小同时影响与其并联之路的电压，进而将光信号转换成电信号。光信号处理电路的功能是将光强检测电路的信号通过555组成的单稳态触发器得到一个电平信号，为控制电路做准备。电动机的控制电路接受到上个电路的信号，控制三极管的导通与否，有三极管的导通与否控制电动机的正反转，当电动机驱动的窗帘到达窗户的边缘时，通过接触开关的闭合与断开实现电动机的运动与停止。电源电路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 （1） 光强检测电路和光强信号处理电路如图所示，光强监测电路实际上就是一个光敏电阻，当光敏电阻接受到强光时，电阻减小，接收到弱光时电阻增大，在光敏电阻的阻值变化的同时影响与其并联之路的电压，进而将光信号转换成电信号。图中所示光强处理电路主要是由555定时器及分压电阻和电容组成的，光敏电阻阻值的改变影响到所串联的两个电阻的电压，可使输入555的信号发生变化，555此时在此组成的是单稳态触发器，现将单稳态触发器的工作原理作如下解释：设输入信号为一列脉冲串，第一个负脉冲触发端后，输出变为高电平，电容开始充电，如果 ，由于未达到，将一直保持为高电平，截止。这段时间内，输入负脉冲不起作用。当达到时，输出很快变为低电平，下一个负脉冲来到，输出又上跳为高电平，电容又开始充电，如此周而复始。输出脉冲的延迟时间为：输出脉冲的周期为分频系数主要由延迟时间决定，由于时间常数可以取得很大，故可获得很大的分频系数（2） 电动机的控制电路如图所示，本电路主要由一个pnp管，两个npn管，二极管，电阻与继电器构成。Vi是555定时器的输出端，vcc是电源电路，提供大约6.8v。下面解释其工作原理：此电路实现的主要功能是通过vi电平的不同对于三个三极管状态的影响，继而使得继电器的线圈得电或者失电继而影响开关的闭合和断开。白天时，vi是低电平，约为0v则BG1的B1为0v。约为6v，经继电器线圈接地约为0v，则处于截止状态，此时的约为6v，呈现饱和状态，在此情况下将处于放大状态，即发射结正偏集电极反偏，由此的将被钳制在0.7v，此时截止，导通，继电器1失电继电器2得电，D1在此作用是保证的可靠截止。当晚上时vi为高电平，因为555的特性，vi约为6v。因BG1的B1经二极管恒压降后约为5.3v。这时BG1发射结正偏集电极反偏，BG1导通。BG2的B2约为6v，E2约为6v，此时BG2处于截止状态，由此BG3也处于截止状态。此时BG1导通，BG2和BG3截止，继电器1得电，继电器2失电。继电器线圈在通电时储存能量，当继电器突然断电时，线圈两端会产生一个很大的电压，若是没有二极管组成的回路，线圈会有烧坏的可能，当加上一个二极管实现全组成一个回路，使线圈实现放电。通常称这样的二极管为续流二极管由此，控制电路可以实现天亮时接通继电器二断开继电器一，天黑时接通继电器一断开继电器二。为继电器的开关电路控制电机做准备。（3） 电机开关电路此电路利用限位开关和继电器开关的开段来完成电机的正反转。限位开关又叫行程开关可以安装在静止的物体上或是运动的物体上。当有物体靠近时，开关的连轴驱动开关节点引起节点的闭合与断开。开关的状态改变着电机的正反转。当白天时，继电器1不工作继电器2工作，这样J2-1，J2-2吸合J1-1J1-2断开，电机两端电压处于正方向，电机开始正传，此时限位开关bc处于闭合状态当窗帘到达边沿时，bc断开电源被切断，则电机停转。夜晚时，继电器1工作继电器2不工作，这样J1-1J1-2吸合J2-1，J2-2断开，电机两端电压处于反方向，电机开始反传，此时限位开关ab处于闭合状态当窗帘到达边沿时，a b断开电源被切断，则电机停转。（4） 电源电路第三节 电路原理图简易窗帘自动开闭电路的总电路如图。该电路由光强检测电路，光强信号处理电路，电由光强检测电路，光强信号处理电路，电动机的控制电路，电源电路四部分组成。动机的控制电路，电源电路四部分组成。第三章 元器件清单简易窗帘自动开闭电路中所使用的电子器件如下表BG1,BG2(3DG12)的主要参数为PCM=700mW, ICM=300mA，VCE（sat）0.6V，hfe30，fT150MHz，放大器功率增益AP6dB。BG4(3DG12B)， 采用通用型 （Uni）封装方式。生产厂家:中国大陆半导体企业制作材料:Si-NPN性质:通用型 （Uni）封装形式:通用型 （Uni）极限工作电压:45V最大电流允许值:0.3A最大工作频率:200MHZ引脚数:4可代换的型号:最大耗散功率:0.7WPNP型硅平面高频小功率三极管 3CG14 电参数极限参数直流参数交流参数外形PCMmWICMmABVCBOVBVCEOVBVEBOVICBOAICEOAIEBOAVBESVVCESVhFEfTMHzCobPF测试条件IC=100AIE=100AVCB=-10VVCE=-10VIC=10mAIB=1mAVCE=-10VIC=5mAVCE=-10VIC=5mAf=30MHzVCB=-10Vf=25MHz型号3CG14A3CG14B3CG14C3CG14D3CG14E3CG14F3CG14G100301525152515254040.10.510.510010020020025025020010010B-4第四章 设计体会这是我首次的课程设计，刚听说要做东西时我是茫然的。不知道怎样入手，但听了老师的引导，有了大致的思路，而后着手做课程设计时更是郁闷，但当东西弄出来时，觉得很有成就感，设计与搜索过程的焦急与不快都觉得值得。这次课程设计我的氛围四个模块，针对每个模块我都有搜集几种不同的方案。通过比较我可以看到不同的知识可以实现到同样的功能。由此体现了设计的灵活性，知识运用的成熟度决定了你设计的多样性。在比较的过程中，我加深了对知识的理解度，看到课本上的散乱的知识点是怎样集合到一块来为生活服务的。同时在搜索的过程，提高了我信息的检索能力，网上的东西很多，找到最适合自己的是困难的，在此过程中我这个方面的能力有所提高。再者，这次课程设计为我们提供了一次练兵机会，学过的软件，没学过的都在这次设计中出来了，平时的积累在此时就体现出来了，在相互的交流过程中，我们互相讨论互相帮助，共同进步。下面介绍下我在此次设计中的思路，首先是电源电路，模电课本上有很多种方案，单相桥整流电路，倍压整流电路以及资料上其他的整流电路，最后我选择了一个最常用的电路，稳定性好价格适中。信号的采集是采用分压法 ，也是最适合的方尺。而后采用555构成了单稳态触发器，产生不同的信号用以控制后面继电器的工作状态，控制电机正反转，我遇到了问题，有一种方案很好，就是有个缺陷，我采用一个二极管限流后效果仍是不理想。最终我听从了老师的建议，换另外一种控制方尺，最终我选择了继电器这个器件，这种控制方尺没有其他几个同学的控制方法好，但我喜欢自己这种方法，因为我学会了如何运用了继电器。电机的停止我最初的想法是用定时器，但没有找到合适的方法，如果时间允许，我会设计出来的，但是这样代价高，因为用一个接触开关就行了简短而实惠。这就是我在本次课程设计的思路和遇到的困难，最终我把一个完整的方案做成时还是收获匪浅。参考文献1 何小艇，电子系统设计，浙江大学出