摘 要

电控调光玻璃是一种具有夹层结构的光电玻璃，在通电状态下，通过控制输入电源能够调节其透明度。调光玻璃以其透明度可调节的特点，在各种公共和私人场合有着较为广泛的应用。随着国民经济的高速发展，传统玻璃以及难以满足人民在室内采光、装饰美感、隐私保护等方面日益提高的需求，智能化的调光玻璃逐渐成为未来的发展方向。

本文旨在设计一个能够控制调光玻璃透明度的控制电源，基于微处理器，设计调光玻璃控制电源主电路以及控制电路，以实现电控调光玻璃的手控、遥控、光控、声控、红外线控制、远程无线信号控制等多种控制需要。

本文主要介绍调光玻璃硬件电路的搭建以及软件控制程序的编写，以经济性与实用性为原则设计电路，并在Matlab/Simulink平台上进行仿真。目前电控调光玻璃领域正在稳步发展，相信在不久的将来，电控调光玻璃的价格会越来越亲民化，走进千家万户。

关键词：调光玻璃；单片机；光电转化；控制电源

Abstract

Electrically controlled dimming glass is a kind of photoelectric glass with sandwich structure. When it is electrified, its transparency can be adjusted by controlling the input power.Dimming glass is widely used in various public and private occasions because of its adjustable transparency.With the rapid development of national economy, traditional glass and the increasing demand of people in interior lighting, decoration aesthetics, privacy protection, etc., intelligent dimming glass gradually becomes the future development direction.

The purpose of this paper is to design a control power supply which can control the transparency of dimming glass. Based on the microprocessor, the main circuit and control circuit of dimming glass control power supply are designed to realize the control needs of hand control, remote control, light control, voice control, infrared control, remote wireless signal control and so on.

This paper mainly introduces the construction of dimming glass hardware circuit and the compilation of software control program. The circuit is designed on the principle of economy and practicability.At present, the field of electrically controlled dimming glass is developing steadily. I believe that in the near future, the price of electrically controlled dimming glass will become more and more people-friendly and enter thousands of households.

Key Words：dimming glass；Single chip microcomputer；Photoelectric conversion；Control power supply

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究的背景 1

1.2调光玻璃与单片机的发展历史 2

1.3国内外研究现状 2

1.4研究内容及章节安排 3

第2章 系统简介及工作原理 5

2.1调光玻璃的工作原理及其电学性质 5

2.2系统简介 6

2.3几种基本的调压方式介绍 7

第3章 调压电路与开关电路 8

3.1 开关控制电路 7

3.2 交流调压电路 7

3.2.1调压电路原理 8

3.2.2调压电路硬件设计 9

第4章 各类型控制电路的设计 11

4.1声控电路 11

4.2光控电路 10

4.2红外控制电路 11

4.2远程蓝牙控制电路 11

第5章 系统的软件设计 13

5.1信号接收程序 13

5.2电路开关控制程序 14

5.3调压电路程序设计 15

5.4主程序设计 16

5.5抗干扰措施 17

第6章 功能的仿真与分析 18

第7章 结论 20

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

随着国民经济的高速发展，调光玻璃的生产成本大幅降低，在各领域越来越多地投入使用。调光玻璃是一种具有夹层结构的光电玻璃，在给予电源的情况下，通过控制电源可以调节其透光程度。其原理是断电时调光玻璃内部的液晶分子呈现不规则散布状态，因此玻璃不透明；在通电状态下，由于电流使内部的液晶分子呈现规则排列，此时玻璃允许光线穿过，具备一定的透明度[^[1]]。电控调光玻璃的研究主要涉及到两方面领域，即材料领域和智能化控制领域。调光玻璃采用新型液晶材料，通过向其中掺杂金属、金属氧化以及纳米材料可以实现玻璃的调光性能与变色性能。在于远程自动控制方面的技术结合后，电控调光玻璃的控制方式极其多样化，包含手动控制、遥控控制、声控、光控、红外线控制、WIFI信号控制等多种控制方式，相关电路可以根据用户要求进行设计，智能化程度较高[^[2]]。可以随时控制透明状态的电控调光玻璃具有优秀的隐私保护功能，同时根据其夹层结构特性也可以作为投影幕布使用。

电控调光玻璃的出现，是为了解决传统玻璃幕墙光污染严重，功能相对单一，不能调光的缺陷。随着经济不断发展，人民对物质生活的要求越来越高，不能调节透明度的普通玻璃已经难以满足许多集体和个人的需要，在部分领域已逐渐被更美观，更便捷，更舒适，更智能的调光玻璃取代。调光玻璃目前因为价格原因尚未全民普及，不过一步步取代传统玻璃的应用已经是时代科技发展的大势所趋。目前调光玻璃的市场规模正在逐年扩大，应用越来越广泛。相信在不久的将来，这种高科技智能化的产品能走下神坛，走进千家万户。

1.2 调光玻璃与单片机的发展历史

玻璃的使用最早可以追溯到四千多年前的古埃及。商品玻璃和工业玻璃在公元12世纪出现，而光学玻璃在公元18世纪问世。时至今日，玻璃已经成为人类在生产生活中不可或缺的一种常见材料。而电控调光玻璃作为一种新兴产物，涉及到材料学，电源技术，自动控制，微处理器等多领域知识。调光玻璃由美国肯特州立大学的研究人员于上世纪八十年代末发明并申请发明专利。在国内，人们习惯称调光玻璃为智能电控调光玻璃、智能玻璃、液晶玻璃、电控玻璃、变色玻璃、PDLC玻璃、Smart 玻璃，魔法玻璃等名称。调光玻璃的关键部分是调光膜，液晶调光膜最早由美籍华人发明，之后该技术传入到日本、韩国、台湾等国家和地区。随着市场需求的提升，相关产品的材料技术不断升级，调光膜的宽度从1999年日本生产的980mm提升到了如今的2400mm，成本也大幅下降。

单片机又称单片微控制器，相当于一个微型计算机。单片机主要包含CPU，RAM和ROM，和计算机相比，单片机只是缺少I/O设备。从二十世纪九十年代开始，单片机技术就已经发展起来。通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集中在一块芯片中，实现了对数据的高速化处理。单片机的发展先后经历了4位，8位，16位，32位等阶段。其中8位单片机的性价比高、功能性强，在智能控制、仪表仪器、智能接口等领域得到了广泛的应用。80年代初，英特尔公司推出了8位MCS-51系列的单片机。51系列单片机因其出色的性能与高性价比自面世后就迅速占领测控产品的主要市场。