24/241.方案論證窗簾在人們的日常生活中有著不可替代的作用，窗簾在室內(nèi)裝修中，分別起著保護私隱、利用光線、裝飾墻面、吸音隔噪的作用。到目前為止，窗簾已經(jīng)發(fā)展到相當水平，其中布藝簾以它的獨有的時代魅力深受人們歡迎。當窗戶面積大、窗戶高或安裝厚重的窗簾布時，使用手動或拉繩都比較費力，并且容易導致簾布損壞，所以現(xiàn)在采用光控電動自動控制布簾的方式代表時代發(fā)展的潮流。由于其質(zhì)量技術等各方面的全面改進，理所當然，光控自動窗簾成為科技不斷進步，社會飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物。為了鞏固已學習的數(shù)電和模電知識以及初步掌握protel軟件，更為了提高自己的實際應用能力，學習一些書本上沒有的知識，我精心設計了這個簡易窗簾自動開閉電路，該電路能夠通過感應裝置，檢測到光線的強弱，并能夠根據(jù)光線的強弱，自動將窗簾打開和關閉,同時能夠在窗簾接觸到邊沿時，自動的切斷電源。當窗戶面積大、窗戶高或安裝厚重的窗簾布時，使用手動或拉繩都比較費力，并且容易導致簾布損壞，所以現(xiàn)在采用光控電動自動控制布簾的方式代表時代發(fā)展的潮流。由于其質(zhì)量技術等各方面的全面改進，理所當然，光控自動窗簾成為科技不斷進步，社會飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物。為了鞏固已學習的數(shù)電和模電知識以及初步掌握protel軟件，更為了提高自己的實際應用能力，學習一些書本上沒有的知識，我精心設計了這個簡易窗簾自動開閉電路，該電路能夠通過感應裝置，檢測到光線的強弱，并能夠根據(jù)光線的強弱，自動將窗簾打開和關閉,同時能夠在窗簾接觸到邊沿時，有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器回到穩(wěn)態(tài)電機處于制動狀態(tài)停止下方窗簾，先放窗簾的高度或長度可調(diào)。2.系統(tǒng)組成框圖光照檢測電路光照檢測電路信號處理電路單穩(wěn)態(tài)開關定是電路電源電路驅(qū)動電路圖2.1系統(tǒng)組成圖框光照檢測電路檢測光照的強弱，通過積分電路處理此信號，進而觸發(fā)控制開關的開閉狀態(tài)，開關影響驅(qū)動電路中電動機的轉(zhuǎn)動方向，從而實現(xiàn)窗簾的自動關閉，電源電路的功能是為上述所有電路提供直流電源。 3.簡易窗簾自動開閉電路工作原理3.1簡易窗簾自動開閉電路工作原理當天漸涼，光線變強時，光敏電阻RL阻值降低，與非門U1A的輸入端為低電平，經(jīng)與非門U1B、U1C整形后輸出高電平，由于微分電路C2、R3不可能產(chǎn)生脈沖，使與非門U2A、U2B組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路仍維持高電平輸出狀態(tài);同時與非門1輸出的高電平經(jīng)與非門4反向后輸出低電平，微分電路R2、C3形成負脈沖，使與非門U2A、U2B組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)輸出低電平，于是，VT1、VT4導通，電機正傳，窗簾打開。夜幕降臨，光線變暗，光敏電阻RL阻值變大，使與非門1的輸入端變?yōu)楦唠娖?，與非門U2A、U2B組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)輸出低電平；同時，與非門U2C、U2D組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)輸出高電平,于是VT2、VT3導通，電機反轉(zhuǎn)，窗簾關閉！見原理圖圖3.1簡易窗簾自動開閉電路工作原理圖。圖3.1簡易窗簾自動開閉電路工作原理圖4.元器件單元電路設計4.1電源電路分析圖4.1電壓采集電路1圖4.2電壓采集電路2在本設計中可以用兩種方法實現(xiàn)電源：一是采用電池供電；二是直接從電網(wǎng)供電，考慮到電池易損耗，不易達到電路的要求，而經(jīng)電網(wǎng)變壓實現(xiàn)的+12V直流電壓則相對穩(wěn)定，所以在本設計中我采用了后者，見圖4.1電壓采集電路1。該電路由電源變壓器、整流、濾波、和穩(wěn)壓電路等四部分構(gòu)成。電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷?，再通過橋式整流電路將變壓器輸出的符合電壓要求的交流電變換為+12V的直流電。常用的整流電路主要有：半波整流、全波整流及橋式整流等。相對于半波整流相，全波整流二極管交替導通，其輸出電壓紋波明顯減小；而橋式整流電路是全波整流電路的一個變形，其輸出電壓波形與全波整流電路相同，但加在變壓器次級線圈上的電流變?yōu)榱藰O性正負交替的脈沖電流，其性能更加優(yōu)越。本設計中采用性能優(yōu)越的橋式整流電路。接著是濾波電路，濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的波紋，一般由電抗和電容元件組成，使交流電在經(jīng)過二極管整流后獲得的有雜波的直流電，變成波形較為平滑的直流電。本次實驗我們使用濾波電容C1、C2、C3和C4實現(xiàn)濾波。最后是穩(wěn)壓電路，在本設計中采用三端穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)。本設計所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器W7812.它的主要參數(shù)有輸出直流電壓Uo=+12V，輸出電流分L和M兩檔。其中，L：0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率10mV/V，輸出電阻Ro=0.15歐姆，輸入直流電壓Ui的范圍15—17V。因為一般Ui要比Uo大3-5V,才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。其中整流部分采用有四個二級管組成的橋式整流成品型號為2W06。濾波電容C1，C2一般選取幾百—幾千微法，當穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠時，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33uF），以抵消線路的電感效應，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C49（0.1uF）用以濾出輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應。采用穩(wěn)壓二極管提供5V電源，供給集成電電路芯片，見圖4.2電壓采集電路2。其中，并聯(lián)一個較大的電容可以改善電路穩(wěn)壓性能。4.1.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管又稱齊納二極管，是一種特殊工藝制造的面結(jié)型硅半導體二極管，在直流穩(wěn)壓電源中獲得廣泛的應用。它具有一般二極管單向?qū)щ姷奶匦?，即二極管加正向電壓，則導通，有較大的正向電流、加反向電壓則截止，只有很小的反向電流；當反向電壓大到一定程度，反向電流突然增大，這時二極管就進入了擊穿區(qū)。進入此區(qū)后，反向電流在很大范圍內(nèi)變化時，二極管兩端的反向電壓能基本保持不變，當反向電流大到一定數(shù)值后，二極管就因徹底擊穿而損壞了。一般二極管是不允許使用在擊穿區(qū)的，而穩(wěn)壓管正是利用反向擊穿后，在一定反向電流范圍內(nèi)反向電壓不隨反向電流變化這一特點進行穩(wěn)壓的。其主要特性參數(shù)如下：1、最大整流電流是指二極管長期工作時，允許通過的最大的正向的電流2、反向擊穿電壓指管子反響擊穿時的電壓值。一般手冊上給出的最高工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全運行。3、反向電流指管子沒被擊穿時的工作電流，其值越小，管子的單向?qū)щ娦阅茉胶谩?、極間電容。4.2光照檢測電路圖4.3光照檢測電路當天漸亮，光線變強時，光敏電阻RG阻值降低，與非門U1A的輸入端為低電平，經(jīng)與非門U1B、U1C整形后輸出高電平，由于微分電路C2、R3不可能產(chǎn)生脈沖，同時與非門U1A輸出的高電平經(jīng)與非門U1D反向后輸出低電平，微分電路R2、C3形成負脈沖。4.2.1光敏電阻器光敏電阻器是利用半導體光電效應制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感。它的電阻能隨著外界光照強弱變化而變化，當沒有光照射時，呈高阻狀態(tài)；有光照射時，其電阻值迅速減小。它廣泛應用于各種自動控制電路（如自動照明燈控制電路、自動報警電路等）、家用電器（如電視機的亮度自動調(diào)節(jié)、照相機中的自動曝光控制等）及各種測量儀器中。4.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器開關電路分析圖4.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器開關電路分析用CMOS與非門或者或非門都可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，這種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路中廣泛地用于對脈沖信號的延時、展寬和整形等。用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它的主要原理是利用門電路輸入端的閾值電平和加入門電路中的RC元件的充放電作用。用與非門或者邏輯門都可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，但它們各自的觸發(fā)方式不同，輸出的邏輯電平也不同。如圖所示為用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定狀態(tài)，一個暫穩(wěn)態(tài)。2.在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個暫穩(wěn)態(tài)。3.由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，該暫態(tài)維持一段時間又回到原來的穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持的時間取決于RC的參數(shù)值。本設計可以通過改變C4R4,C5R5的參數(shù)來改變暫穩(wěn)態(tài)維持的時間從而改變電機旋轉(zhuǎn)時間，繼而控制窗簾下降和升起高度！4.4電動機驅(qū)動電路4.41H橋驅(qū)動電路圖4.5H橋電路圖4.5中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠（注意：是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來）。如圖4.5所示，H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉(zhuǎn)，必須導通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。

H橋驅(qū)動電路

要使電機運轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導通。例如，如圖4.6、4.7，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng)Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。H橋電路驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動另一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。

H橋驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)動圖4.6順時針方向轉(zhuǎn)圖4.7逆時針方向轉(zhuǎn)本設計中四個晶體二極管用來泄放因電動機線圈在開關轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生的反向電壓，防止擊穿三極管的C、E極。這個反向電壓比電源電壓更高！如果不加這四個二極管，有可能燒毀晶體三極管。所用的四只二極管為4148，其他參數(shù)見圖4.8。圖4.8電動機驅(qū)動電路4.4.2三極管三極管在飽和導通(發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都是正偏置)時，其CE極間電壓很小，比PN結(jié)的導通電壓還要低(硅管在0.5V以下)，CE極間相當“短路”，即呈“開”的狀態(tài)。圖4.9NPN、PNP三極管三極管在截止狀態(tài)(發(fā)射結(jié)、集電結(jié)都是反偏置)時，其CE極間的電流極小(硅管基本上量不到)，相當于“斷開(即‘關’)”的狀態(tài)。三極管開關電路的特點是開關速度極快，遠遠比機械開關快；沒有機械接點，不產(chǎn)生電火花；開關的控制靈敏，對控制信號的要求低；導通時開關的電壓降比機械開關大，關斷時開關的漏電流比機械開關大；不宜直接用于高電壓、強電流的控制。NPN型是串連在電機與地之間，其中C接正E接地。這樣接類似于一個開關。當B極沒有控制電壓時，CE是斷開的電機也是不轉(zhuǎn)的，反之B極有控制電壓時，CE是導通的，電機形成回路轉(zhuǎn)動。PNP型是反向?qū)ǖ慕臃ㄊ荅接正C接地。8050:Pcm=1W,Icm=1.5A,Vceo=25V,ft=100MHz8550:PNP型，其他同上。4.4.3直流電動機如果直流電機的轉(zhuǎn)子不用原動機拖動，而把它的電刷A、B接在電壓為U的直流電源上，電刷A是正電位，B是負電位，在N極范圍內(nèi)的導體ab中的電流是從a流向b，在S極范圍內(nèi)的導體cd中的電流是從c流向d。前面已經(jīng)說過，載流導體在磁場中要受到電磁力的作用，因此，ab和cd兩導體都要受到電磁力Fde的作用。根據(jù)磁場方向和導體中的電流方向，利用電動機左手定則判斷，ab邊受力的方向是向左，而cd邊則是向右。由于磁場是均勻的，導體中流過的又是相同的電流，所以，ab邊和cd邊所受電磁力的大小相等。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時針方向轉(zhuǎn)動了。當線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時，線圈中的電流等于零，電磁力等于零，但是由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)過半州之后，雖然ab與cd的位置調(diào)換了，ab邊轉(zhuǎn)到S極范圍內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)到N極范圍內(nèi)，但是，由于換向片和電刷的作用，轉(zhuǎn)到N極下的cd邊中電流方向也變了，是從d流向c，在S極下的ab邊中的電流則是從b流向a。因此，電磁力Fdc的方向仍然不變，線圈仍然受力按逆時針方向轉(zhuǎn)動。可見，分別處在N、S極范圍內(nèi)的導體中的電流方向總是不變的，因此，線圈兩個邊的受力方向也不變，這樣，線圈就可以按照受力方向不停的旋轉(zhuǎn)了，通過齒輪或皮帶等機構(gòu)的傳動，便可以帶動其它工作機械。本設計采用，12V、500mA直流電動機。5.心得體會這一個星期以來，我在寢室對著電腦查資料畫電路圖，剛開始摸不著頭緒挺煩的，后來漸漸的上道了，不知不覺東西就做成了個大概，雖然只有一周時間，但感觸還真是挺有的。首先，課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，自動控制在生活中可以說是無處不在，而對于電子技術專業(yè)的我們來說掌握自動控制的應用技術是十分重要的。其次就是，通過本次設計，在一定程度上，鞏固和加強了“模擬電子技術”、“數(shù)字電子技術”課程中所學的理論知識。以前學習模電的時候，不知道學有何用，這次的實踐讓我感覺到自己其實什么都不懂，在剛接觸到這個題目的時候，我覺得挺簡單，但真的做起來發(fā)現(xiàn)有好多不得不費勁去做的小細節(jié)。首先，方案必須站在一定高度看問題，得從整體著眼，然后分模塊來實現(xiàn)整體設計。基于此，我掌握了電子電路的一般設計方法和思路，而且基本上能夠運用電子基礎設計中所學的理論知識來完成設計和分析電路。通過互聯(lián)網(wǎng)及圖書館查閱手冊和文獻資料，拓寬知識面的同時，也讓我能夠獨立分析問題和解決實際問題。最大的感觸就是我身邊有很多資源供我學習，換句話