EDA课程设计多功能台灯.doc

EDA课程设计课程名称： 课程设计 设计题目： 多功能台灯 院 系： 电信学院 班 级： 姓名: 学号: 同组人: 指导教师： 设计时间：哈尔滨工业大学一、概述台灯是千家万户的必需生活电器。其中LED台灯以其光效高、工作电压低、能耗低、可控制好、无辐射的特点被广泛使用。同时，单片机也被广泛应用于各类电子器件中，完成相应的控制作用。本设计以51系列单片机为控制核心，来实现集多种功能于一体的电子台灯，设计系统时采用分模块的设计方法，分别设计了各个功能的单元模块，系统的硬件部分可分为单片机控制模块、光控模块、LED灯模块、定时模块、DA转换模块等五大部分。电路由按键输入控制相应设计功能，共能完成应急模式、自动模式、定时模式和手电模式四种模式。系统的软件部分用汇编语言来编程，实现了该设计的全部控制功能。该多功能台灯可以正常的开启和关闭（应急模式）、根据目前所在环境的光强和人体决定LED灯的逐渐开关（自动模式）、未操作一段时间自动关闭（定时模式）和单LED照明（手电模式）共四种功能。整个系统结构清晰明了，功能齐全，操作简单，具有很强的实用价值。二、课程设计目的和意义（1）便携；采用电池供电，环保；保护视力，渐亮、渐灭的功能。（2）节能；低功耗，效率高，采用LED发光器件。（3）非接触式（卫生）红外式传感器、感应式传感器。（4）白天不亮夜里亮，有应急功能和手电功能。三、技术要求和主要功能（1）人体红外感应（2）渐亮，控制100个或2个LED灯任选一种。（3）渐灭，控制100个或2个LED灯任选一种。（4）白天不亮夜里亮，任意开关。（5）定时时间为01h，节能。（6）直流供电,四、相关说明和代替考虑实际电路实际的简化以及为了方便调试，特做以下几点近似。近似对于课程设计的相关功能没有影响。（1）100个LED灯亮近似用9个LED灯亮代替（2）2个LED灯亮近似用1个LED灯亮代替（3）为方便仿真观察,定时时间用0255s代替五、工作原理及仿真结果下图为设计的总电路，主要构成部件有：51单片机、DA转换器、拨码开关、开关、LED、译码器、寄存器等。（1）应急模式在应急模式下，要求闭合开关就点亮9个LED灯、断开开关就会熄灭9个LED灯。在实际设计中，按下K2按键可直接实现该功能。按下K2后将P1.6口电平拉低，单片机检测到P1.6口为低电平时执行相应程序将P1.1口电平拉低，从而使9个LED灯点亮。当弹开K3按键时P1.7口电平变为高，P1.1口置为高，从而使9个LED灯熄灭。（2）自动模式在自动模式下，要求光控电路判定目前所在环境的光强度的强弱。如果当前环境光强度高于光控电路判为黑天的光强度或无人体时，灯不亮。同时此模式加入了渐亮渐灭功能。在实际设计中，按下K1按键可直接实现该功能。在黑天且有人体时，光敏电阻较大，相连的与非门电平为高。则在按下K1按键时，与非门的另一输入端为高，因此输出为低，将P1.5口电平拉低，单片机检测到P1.5口为低电平时执行相应程序将P1.1口电平拉低，从而使8个LED灯点亮。当弹开K1按键时P1.5口电平变为高，P1.1口置为高，从而使8个LED灯熄灭。在白天或无人体时，光敏电阻很小，因此相连的与非门输入端为低电平，则无论K1按键是否按下，与非门输出都为高，因此LED灯总是熄灭。单片机同时控制选通DA转换器，使DA转换器输出一个从小到大或从大到小的电流，再由相应电路使电流转换成电压，从Vout输出至8个LED灯的阴极端。渐亮过程为Vout输出一个逐渐减小的电压，使LED两端电压逐渐增大，LED逐渐变亮。相反，渐灭过程为Vout输出一个逐渐增大的电压，使LED两端电压逐渐减小，LED逐渐变暗。如下图，无光源照射,且有人体情况,电路接通.其中用K1代替人体感应模块,该模块有四个引线,红黑为电源正极和电源负极,白蓝两线接入K1左右两端,上电后,当有人体时右端输出低电平.电路接通后led灯渐亮,其负端电压电压由6V渐降至2.9V。其余情况电路断开,led负端电压由2.9V升至6V实现led灯渐灭（3）定时模式在定时模式下，分别预置开灯时间和关灯时间后相应地开启或关闭LED灯。在实际设计中，按下K4按键可直接实现该功能。按下K4后将P1.4口电平拉低，单片机检测到P1.4口为低电平时执行相应程序将P1.1口电平拉低，单片机从P0口置入拨码开关设置的定时初值，并开启定时器，当定时器溢出后置位中断标志位，单片机执行中断子程序，将P1.1口电平置为高电平，从而使8个LED灯熄灭。下图为按下K4按键时：下图为定时一段时间后：（4）手电模式在手电模式下，要求闭合开关就点亮1个LED灯、断开开关就会熄灭1个LED灯。在实际设计中，按下K3按键可直接实现该功能。按下K3后将P1.7口电平拉低，单片机检测到P1.7口为低电平时执行相应程序将P1.2口电平拉低，从而使1个LED灯点亮。当弹开K3按键时P1.7口电平变为高，P1.2口置为高，从而使1个LED灯熄灭。六、PCB七、总结与体会通过本次EDA课程设计，我们小组三人加深了对于EDA技术的理解。经过四周的课程设计，我们学以致用，提高了电路设计的能力，增强了团队意识。在进行本次课程设计的过程中，我们不仅增强了对于专业知识的灵活运用能力，而且熟悉了Protues和Keil软件的使用。在短暂的四周时间中，我们完成了本次课程设计，功能基本达到了要求，但是难免还是有些不足。如对于定时的控制，之前我们的想法是运用555器件的自己振荡完成输入单片机完成计数，溢出后置位单片机的中断位，从而执行中断程序完成定时关闭的功能。但是实际运用中不知什么原因达不到定时要求，即到达设定的定时时间不能相应中断。于是我们采用单片机内置定时器控制定时时间，达到了满意的效果。此外，对于渐亮渐灭功能，我们本来打算使用积分器这一模拟电路完成，但在测试时积分器的状态永远断路，影响了工作的进程，所以最后使用了数模转换模块来代替积分器的功能，达到了要求。最后，感谢刘金龙老师对于我们悉心指导。在刘老师的介绍指导下，我们顺利的完成了课程设计，在此我们深表谢意！八.源程序ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV P1,#0FFH;保持开始的时候都不亮START: MOV A,P1LP0: JNB ACC.5,K52LP1:JNB ACC.6,K62 JB ACC.6,K61LP2: JNB ACC.7,K72 JB ACC.7,K71LP3:JNBACC.4,K41LJMP START K41:LJMPPK6K52: LJMP PK1K61: LJMP PK2K62: LJMP PK3K71: LJMP PK4K72: LJMP PK5PK1: MOV A,#0FFH;电压逐渐降低DOWN1:MOV DPTR,#0F000H MOVX DPTR,A ;ACALL DELAY DEC A CJNE A,#00H,DOWN1CLR P1.1L0:MOV C,P1.5MOV ACC.5,CJNBACC.5,L0UP:MOV A,#00H;电压逐渐升高UP1:MOV DPTR,#0F000H MOVX DPTR,A ;ACALL DELAY INC A CJNE A,#0FFH,UP1SETB P1.1PK2:SETB P1.1LJMP LP2PK3: CLR P1.1CLR P1.2LJMP STARTPK4:SETB P1.2LJMP LP3PK5: CLR P1.2LJMP STARTPK6:PUSHACCCLR P1.1MOVDPTR,#7FFFHMOVXA,DPTRMOV R1,ALL:LCALLDELAY1DJNZR1,LLSETB P1.1POPACCLJMPMAINDELAY: MOV R7,#01H ;DL1: MOV R6,#8EHDL0: MOV R5,#02H DJNZ R5,$ D