光电检测技术与应用
课程设计报告
题目: 光控自动窗帘课程设计
姓名：张仕伟亓勇夏克刚罗增生
专业：电子科学与技术
班级：12级2班
学号： 1886120234 1886120217 18861202281886120214任课老师：何恩节
摘要
本文设计一款结构简单的光控自动窗帘，它是根据周围环境的亮度来实现窗帘的自动开、关的，它包括光感应电路，电机正、反转电路，自动停转电路。
光感应电路是由一个光敏电阻组成，由于绘制电路图的软件Multisim10没有
光敏元件，电路图的光敏电阻是用可变电阻R
3组成的，将R
3
阻值调到5%代表光电
阻约为25kΩ，调到100%代表暗电阻约为500kΩ（真正的暗电阻一般在几MΩ）。
其中R
4为室外光敏电阻用来与R
3
形成对比，来调节光亮度从而控制窗帘的关开时间。
控制电机正反转的控制电路由两片电压比较放大器LM339N集成运放组成的。
一.题目要求与方法论证
1.1设计题题目
光控自动窗帘
生活在提高,时代在进步,人类在向文明迈进,不同的时代对居住空间、环境有不同的要求,这是社会的必然潮流。单片机控制的自动窗帘系统,既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便,又显示出了生活的档次,同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关,以调节室内的光线,更进一步地满足了人们的享受要求。所以该产品能形成大规模生产,很快会普及全国市场,产生巨大的经济效益；另外，除了广大市民住宅使用外,该光控窗帘系统还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所,因此该产品具有广阔的市场前景。
1.2题目要求
设计电路控制发动机正转和反转，实现当光强较强（早上）时窗帘自动开启，光强较弱（傍晚）时，窗帘自动关闭。发动机的运转时间可调节。同时窗帘可以根据用户需求进行手动控制。
1.3 方案论证
①.设计分析
要实现白天拉开，晚上拉合，需要一只光敏电阻与两片集成电压比较器配合使用。另外，要实现手动控制功能，可以设置两只电阻，一只与光敏电阻的光电阻阻值相近，另一只与光敏电阻的暗电阻阻值相近。
②.总体框图
光感应电路电机正转电路电机反转电路自动停转电路
电源电路
图1.简易窗帘自动开闭电路的总体框图
③.感光电路
该电路中感光电路主要由一个光敏电阻组成。光敏电阻与碳膜电阻和金属膜电阻不同，它对光的变化非常敏感，在光的照射下，阻值会明显变小，所以脚它光电导器件。
制作光敏电阻的半导体材料有硅、锗、硫化镉等，常见的对可见光敏感的是硫化镉光敏电阻。光敏电阻的结构简单，它是在陶瓷基片上积淀一层光敏半导体，再接上两根引出电极组成的。该电路中的 R3选用硫化镉光敏电阻（电路图中用可变电阻代替）。
图2.感光电路
④.控制电路
控制电路由两片电压运算放大器LM339N 组成，电路如下：
图3.控制电路
当V a = V b 时，V c ＝Ｖｄ，电机不工作。 当V a > V b 时，V c >Ｖｄ，电机正转，窗帘拉合。 当V a 图4.手动控制电路
U1A
LM393N 3
2
8
1
4
U2A
LM393N 3
2
8
1
4
VCC 9V VCC
9V
R6100Ω
R7100Ω
VCC
VCC
b
a
d
c
如图4断开开关J4可以关闭自动开合功能，这时闭合J3相当于光敏电阻处于光电阻状态，窗帘拉开;闭合开关J5相当于光敏电阻处于暗电阻状态，窗帘拉合。二电子线路设计与实现
2.1 Multisim仿真电路设计图
图5..光控自动窗帘的总电路设计
2.2 光控自动窗帘的电路工作原理
如图5所示，该光控自动窗帘电路采用两片LM339N集成块作为主要控制元件，R6与R7为其上拉电阻。光敏电阻器R3与R1、R2、R4构成光感应电路。
J1与J2为自动停转开关。首先可以调节R4来调整光照强度临界点，在临界点下a、b两点的电位相等从而使c、d两点的电位相等电机M不工作。
在清晨，环境光线较强，光敏电阻器R3呈低阻值状态，使a点电平比b点电位
低，使U1A输出低电平，U2A输出高电平，即V
c <Ｖ
ｄ
，电动机M正转，驱动窗帘拉
合。当窗帘拉合到位后，滑动触头开关J2被触动而接通，使V
c ＝Ｖ
ｄ
＝０，电动机
M停转。
当夜幕降临时环境光线较弱，光敏电阻器R３的阻值变大，V
c >Ｖ
d
，电机M反转，
驱动窗帘拉开。当窗帘拉和到位后，滑动触头来关J1被接通，使V
c =Ｖ
d
=0，电动机
M停转。
2.3仿真与调试
本次设计是利用Multisim10中的数字万用表测量不同光照下电机两端的电压进而判断电机的工作情况来进行仿真的。
调节可变电阻R3的阻值来模仿光敏电阻在不同光照情况下的阻值。
①.在光照强度临界点下的仿真（使R3=R4），在此情况下电机两端的电压很小，电流接近于0，电机不工作。如下图所示：
图6.光照临界点情况
②.在光照较强时的仿真（将R3调为5%），在此情况下电机正转。如下图所示：
图7.光照情况下
