【摘 要】為了減少因光線過強(qiáng)引起的顯示器顯示模糊程度,解決人們經(jīng)常手動(dòng)操作閉合窗簾的煩惱,在此,我們?cè)O(shè)計(jì)出了“自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗”,智能控制室內(nèi)光線。此裝置通過室外光敏電阻感受光強(qiáng)變化,單片機(jī)接收光敏電阻信號(hào),從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使百葉窗角度改變,調(diào)整進(jìn)入室內(nèi)的光線;當(dāng)室內(nèi)光線達(dá)到適宜時(shí),室內(nèi)光敏傳感器向單片機(jī)發(fā)出信號(hào),單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),這樣使室內(nèi)光線始終保持舒適宜人,讓人們能夠全神貫注地工作,解決了因窗簾開合面積不適,進(jìn)入室內(nèi)的光線過強(qiáng)或過弱給人們?nèi)粘I詈凸ぷ鲙淼牟槐恪?/p>
【關(guān)鍵詞】百葉窗;單片機(jī); 光控;步進(jìn)電機(jī)
0.引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,尤其是電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展,計(jì)算機(jī)不僅走近辦公場所,而且也滲入了千家萬戶。但是大家知道無論是臺(tái)式電腦還是筆記本電腦,顯示器顯示的清晰程度與室內(nèi)的光線強(qiáng)弱有很大的關(guān)系。為了減少因光線過強(qiáng)引起的顯示器顯示模糊程度,人們經(jīng)常通過閉合窗簾來達(dá)到目的。但是手動(dòng)操作的窗簾早已落后于現(xiàn)代生活的節(jié)奏,在很大程度上影響了工作的效率。
為了使人們的工作和生活環(huán)境更加舒適宜人,讓人們能夠全神貫注地工作,而不受因窗簾開合面積不適,使進(jìn)入室內(nèi)的光線不適造成影響。在此,我們?cè)O(shè)計(jì)了“自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗”。此感光百葉窗制造成本低廉,不用人為操作,非常方便,適用范圍廣闊且市場前景良好。本文介紹了這種適用于辦公室、家居等場所的自動(dòng)啟閉辦公百葉窗,并對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計(jì)過程中的注意點(diǎn)作了簡要介紹。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
此自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗主要包括百葉窗、單片機(jī)模塊、光強(qiáng)檢測模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等。
1.2各主要模塊介紹
1.2.1單片機(jī)模塊
單片機(jī)模塊選用單片機(jī)STC90C516AD處理光敏電阻傳送的信息,并直接操縱步進(jìn)電機(jī)的最終動(dòng)作。
STC90C516AD主要參數(shù):
·工作電壓:5.5V-3.3V
·工作頻率范圍:0~40MHz
·用戶應(yīng)用程序間:4K/8K/6K/32K/40K/
·片上集成256+4096字節(jié)RAM
·外部中斷4路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。
·8路10位A/D轉(zhuǎn)換。
·通用異步串行口(UART),還可用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART
·工作溫度范圍:-40~+85℃
1.2.2光強(qiáng)檢測模塊
選用光敏電阻GL5539,通過室內(nèi)、室外光敏電阻采集室內(nèi)外光照信息并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
·最大電壓(VDC) 150V
·最大功耗(mW) 100
·環(huán)境溫度(℃)-30~+70
·光譜峰值(nm) 540
·亮電阻(10Lux)(KΩ) 50-100
·暗電阻(MΩ) 5
·響應(yīng)時(shí)間(mS)上升20 下降30
·照度電阻特性 5
1.2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
該模塊由ULN2003、步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成,電機(jī)對(duì)單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)作出響應(yīng),ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)左旋或右旋百葉窗控制桿以調(diào)節(jié)葉片傾角。
步進(jìn)電機(jī)28BYJ48主要參數(shù):
·額定電壓:5V
·減速比:1/64
·步距角:5.625°/64
·驅(qū)動(dòng)方式:4相8拍
·直流電阻:200Ω±7%(25℃)
·自定位轉(zhuǎn)矩:≥34.3mN.m
ULN2003的主要參數(shù):
·輸入電壓:0.2~5V
·集電極-發(fā)射極電壓:0.5~15V
·集電極電流:350mA
·工作環(huán)境溫度:-40~85℃
2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件設(shè)計(jì)
百葉窗
規(guī)格:57cm×3cm,扭矩阻力:26.2mN.m,步進(jìn)電機(jī)直接與百葉窗控制桿連接。
2.2軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件編程部分的編寫主要分為光強(qiáng)檢測程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、顯示程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序這四大類。程序框圖如圖2所示。
3.結(jié)論
在現(xiàn)代社會(huì),辦公百葉窗自動(dòng)啟閉裝置為人們的生活帶來了很大的便利,其各種設(shè)置充分考慮人的各種需求習(xí)慣,為用戶提供了更能充分體現(xiàn)人性化、智能化的服務(wù),使得用戶的生活條件、辦公條件更加便捷舒適。該裝置免去了手動(dòng)開閉百葉窗的麻煩,還能自動(dòng)識(shí)別房間的亮度,當(dāng)照度大于預(yù)定值時(shí)逐漸關(guān)閉百葉窗,照度過低時(shí)逐漸打開百葉窗,通過控制百葉窗的開閉使室內(nèi)光線保持在最舒適的范圍內(nèi)。人們也可以根據(jù)自己的需要通過開關(guān)來調(diào)節(jié)百葉窗的開度。雖然該裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)光線,但仍存在很多問題和不足,例如,調(diào)節(jié)不夠精確,靈敏度還有待提高,我們將會(huì)再接再厲進(jìn)一步解決這些潛在的問題。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]邱麗芳.彭志剛.胡漢輝.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2007.
[2]鄭學(xué)堅(jiān),周斌. 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用(第三版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.
[3]彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例[M].北京,電子工業(yè)出版社,2009.
[4]李學(xué)海.標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)基礎(chǔ)教程—原理[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.
[5]童詩白,華成英. 模擬電子技術(shù)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[6]閻石.數(shù)字電子技術(shù)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005.