基于单片机的智能窗帘控制系统设计

2026/4/29 16:22:43

CLK:时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号由外界提供,因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号。

EOC:转换结束信号。EOC=0,正在进行转换;EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志,又可作为中断请求信号使用。

D7~D0:数据输出线。为三态缓冲输出形式,可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位,D7为最高。

OE:输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0,输出数据线呈高阻;OE=1,输出转换得到的数据。 Vcc:+5V电源。

Vref:参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较,作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V。

多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用一个A/D转换器进行转换,这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码,其译码输出用于通道选择,其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出,因此可以直接与系统数据总线相连。表3.10为通道选择表。

表3.10 通道选择表

Table 3.10 Channel selection table

C 0 0 0 0 1 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1 1

A 0 1 0 1 0 1 0 1

被选择的通道

IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

ADC0809连接示意图如图3.11所示,其中74LS373为锁存器,当三态允许控制端 OE 为低电平时,Q0--Q7 为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时,Q0--Q7 呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

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AS1069262728123452524232213CLKSTARTOEIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALEGNDADC0809FNVCC+511+52017141581819202175+51216D8D7D6D5D4D3D2D1C6IRTVCCOELED1D2D3D4D5D6D7D8GND74LS37311134781314171810ASD1D2D3D4D5D6D7D8D0D1D2D3D4D5D6D7EOCREF+REF-256912151619Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8 图3.11 ADC0809连接示意图 Figure 3.11 ADC0809 Connection diagram

4.2.7 光敏传感器

窗帘自动控制系统的光控功能是可以根据光照的强弱来自动控制窗帘的开闭的,因此需要用到光照传感元器件,在本设计中采用了光敏电阻。

光敏电阻又称光导管,常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻属半导体光敏器件,除具灵敏度高,反应速度快,光谱特性及r值一致性好等特点外,在高温,多湿的恶劣环境下,还能保持高度的稳定性和可靠性,可广泛应用于照相机,太阳能庭院灯,草坪灯,验钞机,石英钟,音乐杯,礼品盒,迷你小夜灯,光声控开关,路灯自动开关以及各种光控玩具,光控灯饰,灯具等光自动开关控制领域【8】。

光敏控制电路是由运算放大器组成比较电路,在运算放大器同相输入端用两个电阻分压,得到的电压值作为基准电压,在反相输入端则用光敏电阻对光进行采集,由于光敏电阻具有根据光照强度阻值变化的特点,可以得到反向输入端的电压值。然后将得到的两组电压值进行比较,比较后的信号经过A/D转换送入单片机89C51的P1接口,单片机处理后输出命令控制电机正转或者反转,以实现通过光照控制窗帘的开关

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功能。本设计采用了型号为GL3526的光敏电阻。光敏电阻的连接如图3.12所示。

Rp8R20B6放大滤波电路R1975RgR214VCC

图3.12 光敏电阻连接示意图

Figure 3.12 Photosensitive resistance connection diagram

4.2.8 步进电机

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列,输出量则为相应的增量位移或步进运动。正常运动情况下,它每转一周具有固定的步数;做连续步进运动时,其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。下图为步进电机运行原理图。

控制 指令 脉冲控制单元 功率驱动电路单元 步进电机 反馈与保护 图3.13 步进电机运行原理图

Figure 3.13 The principle diagram of the step motor running

在步进电机控制电路中,步进控制器的作用是把输入脉冲转换成环型脉冲,以控制步进电机的转向。在实际应用中由软件代替步进控制器,其优点是使线路简化,降低成本,可靠性提高。步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。 1、步距角的选择

电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、

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四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。 2、静力矩的选择

步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)

3、电流的选择

静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压) 4、力矩与功率换算

步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下: P= Ω〃M Ω=2π〃n/60 P=2πnM/60

其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿〃米

P=2πfM/400(半步工作) 其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

在窗帘控制系统中选用了两个型号为130HZ308-450的三相单拍反应式步进电机对旋转角度和位移进行控制,该步进电机优点是力矩大,耐负载冲击,精度高,其步进角度是1.2°,即θ=1.2°,即本次设计的测控系统对回转台转角的控制精度可以达到 1.2°。步进电机电路与单片机的连接如图3.14。

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