基于AT89C52单片机的台灯电子调光器设计

本科毕业设计（论文）课程设计报告题 目： 台灯电子调光器 学生姓名： XX 学生学号： XXX 系 别： XX 学院 专 业： XXX 届 别： 20XX 届 指导教师： XXX 电气信息工程学院制2012 年 10 月成绩 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 1 页 台灯电子调光器电气信息工程学院 自动化系1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本设计主要研究台灯电子调光器系统，对系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。1.2 课程设计的要求要求通过台灯电子调光器系统，对台灯的亮暗进行调节，在室内环境不同的光线下，可以调节到我们所需要的台灯亮度。1.3 课程设计的研究基础熟悉并掌握 Proteus 及 Keil uVision2 的使用，学会应用已经学习过的知识，此次设计主要研究的是在单片机控制下工作的，以单片机组成的中央处理单元，来处理信号并发出控制命令，通过输出提醒电路及电源控制电路来调制灯光亮暗。2 台灯电子调光器系统方案制定2.1 方案提出方案一：AT89C51单片机红外传感器 2信号处理电路电源控制电路遥控器红外传感器 1输出提醒电路图 2.1 51 单片机控制系统原理框图其工作原理为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 2 页 到低电平信号，禁止红外传感器工作，省去了 89C51 处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动红外传感器工作。红外传感器 1 探测比较远的距离，当人体进入到传感器 1 的控测范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，89C51 启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，红外传感器 2 检测到信号，同时了在红外传感器 1 的控测范围内，信号处理电路同时向 89C51 发送信号，89C51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉红外传感器 1 的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开红外传感器 2 的控测范围且在热释电红外传感器 1 的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。方案二：AT89C52单片机LED发光二级管模块按键控制模块PWM 图 2.2 52 单片机控制系统原理框图其工作原理为：基于 AT89C52单片机和 PWM 调光的 LED 台灯，以 STC89C52作为主控芯片，设置了按键控制。在按键控制时，分为六档，输出不同的 PWM 占空比对 LED 的电流进行控制， PWM_T/100,这里100是周期，每个按键都会给PWM_T 一个定值，这样就改变了输出波形，从而实现了对光度的手动调节。2.2 方案比较论证方案一是经 51 单片机智能控制的，方案二则是经 52 单片机手动按键控制的。前者在调光的过程中是受到诸多因素影响的，如：室内环境的光强，人体；它是由光敏电阻，两个红外传感器这三个器件采集不同的信号，经单片机处理，从而改变台灯的亮度，由于它是智能的，所以随时都有可能发生变化，不稳定，不能很好的 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 3 页 达到人们的需求。后者则不同，它是受人为控制的，在室内环境的光强发生改变时，人为的调节到自己所需要的亮度，所以它就很稳定了，而且它的组成部分也很少，系统较为简洁，还有它是由 52 单片机进行控制的，52 单片机在性能上比 51 单片机要好。2.3 方案选择由上述方案的比较论证，我偏向于后者，而且在前段时间实训时我们所学的单片机就是 STC89C52,所以我选择方案二来进行设计。3 台灯电子调光器系统方案设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计硬件设计总体框图如下：AT89C52P1.0 P1.1 P1.2 P3.2P1.3 P3.3P1.4 P3.4P1.5 P3.5P1.6 P3.6P1.7 P3.7按键模块LED发光模块图 3.0 硬件总体框图3.1.1 主控电路主控电路采用 AT89C52 作为主 MCU。AT89C52 是一款低电压，高性能COMS8 位单片机，采用含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。用它够成台灯的最小系统不需要其他电路，由其本身内部性能就可达到要求。如下图（图 3.1）所示： XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 4 页 图 3.13.1.2 LED 发光模块LED 的亮度受电流控制，通过控制电流调节 LED 灯的亮度。利用公式可知，利用调整 PWM 不同的占空比 就可以控制电流的大小。PWMITIONLt由 P1.0P1.7 输出，低电平有效。如下图（图 3.2）所示：图 3.23.1.3 按键模块 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 5 页 手动控制时可以分为六档，对应与 B2B7 六个按键，设置固定占空比分别为100，80，60，40，20，0。占空比越大 LED 灯越亮。如下图（图 3.3）所示：图 3.33.2 电路参数的计算及元器件的选择1）主控电路选择 AT89C52 单片机，通过其内部性能和程序的组合来实现控制。2）发光模块选择 LED 发光二级管和 1k 电阻，电阻在这起到对 LED 的保护作用。3）手动控制模块选择 BUTTON 开关按钮，对 LED 发光二级管的亮度进行调节。4）检测部分选择 OSCILLOSCOPE 示波器，由于 LED 亮度显示不明显，通过示波器来判断 LED 亮度的改变。参数的计算主要是占空比 。3.3 系统整体电路图 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 6 页 4 台灯电子调光器系统仿真和调试 4.1 仿真软件介绍Proteus 软件是由 ISIS 和 ARES 两个软件构成。其中 ISIS 是一款智能电路原理图输入系统软件，可作为电子系统仿真平台，该软件编辑环境既有良好的交互式人机界面，其设计功能强大，使用方便；ARES 是一款高级布线编辑软件，用于制作印制电路板（PCB） 。Keil uVision2 是 Keil Software 公司推出的 51 系列单片机开发工具，基于软件开发平台，集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言和 C 语言的程序设计。此次课程设计是将这两个软件连起来进行使用的，它们是通过 Vdmagdi 级联工具来达成联系了，由 Keil uVision2 中的程序来对 AT89C52 进行控制的。4.2 系统仿真实现4.2.1 程序设计1）程序流程如图 4.1 所示 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 7 页 串行寄存器设置主程序开始中断设置等待中断结束中断子程序当前值是否为 0？加 1返回当前值图 4.12）C 语言源程序#include #define uInt unsigned int#define uchar unsigned charuchar PWM_T = 0; /占空比控制变量sbit B7=P37; /6 个按键，决定输出 PWM_T 值sbit B6=P36;sbit B5=P35;sbit B4=P34;sbit B3=P33;sbit B2=P32;/*主程序*/void main(void) uInt n;TMOD=0x02; /定时器 0，工作模式 2，8 位定时模式TH0=210; /写入预置初值（取值 1-255，数越大 PWM 频率越高） XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 8 页 TL0=210; /写入预置值 （取值 1-255，数越大 PWM 频率越高）TR0=1; /启动定时器ET0=1; /允许定时器 0 中断EA=1; /允许总中断P1=0xff; /初始化 P1，输出端口P0=0xff; /初始化 P0while(1) /PWM 周期 100，高电平 100- PWM_T， 低电平 PWM_T,低电平工作 for(n=0;n4. digital oscillicope 就能看到波形了。下图为刚打开台灯时灯的最小亮度以及低电平占的比例（即占空比为 0,B7 按下时） 。 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 10 页 观察占空比 40%，这里 WPM-T=40，40/100=40%，B5 按下时观察占空比 80%，这里 WPM-T=80，80/100=80%，B3 按下时 XX 学院 2013 届自动化专业课程设计报告 第 11 页 占空比越大，LED 发光二级管就越亮。4.3 数据分析由设计系统的功能及参数可以看出与设计要求是相符的，通过调整 PWM 不同的占空比可以控制电流的大小，从而达到对 LED 灯亮暗的调节。5 总结5.1 设计小结本系统的主要设计思想来源于生活。台灯是一般家庭的生活必需品，当然要使生活变得更舒适。此设计是针对室内光线的不同，来改变台灯的亮度，达到人们的需求。该设计基于 C52 单片机和 PWM 调光的 LED 台灯，设置的是手动控制。分为六档，输出不同的 PWM 占空比实现对亮度的调节。这个亮度的改变可以通过改变Keil uVision2 中 C 程序占空比的数值来达到要求。该 LED 台灯电子调光器电路简单，组成元件也很少，很普通，由于 LED 发光二极管在仿真过程中，亮度的变化不太直观，所以加上 oscillicope 示波器，通过观察波形来判断其亮度的改变。5.2 收获体会通过此次台灯电子调光器课程设计，对 Proteus 及 Keil uVision2 仿真软件有了更深刻的认识与掌握。以前在学习这些软件时，只知照搬照抄，不知变通，现在用到这些软件时，不知从何下手。在经过不断的使用学习，对其也产生了浓厚兴趣。在设计这个课程时，一开始不知道怎么去构思，在网上看到别人设计的作品后，慢慢的摸索，弄懂了其工作原理，自己做起来觉得也不是那么难。经过这次设计使我不仅学会了如何使用这些软件，也体会到在做任何事实时，都不要怕麻烦，要看清其问题所在，这样做起来就会得心应手，事半功倍。5.3 展望随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更方便。但是我研究的还是按键式的调光台灯，不仅仅因为它目前是台灯市场的主体，而是我觉得它相对于智能灯来说要稳定。所以我期望以后能够出现较稳定的智能调光灯。6 参考文献1 胡学海.单片机原理及应用系统设计（M）.电子工业出版社， 2005.2 何立民.单片机中级教程原理与应用（M）.北