基于单片机实现的调光实验

基于单片机的调光控制器设计大学：专业领域：学号：名称：目录0.简介21.整体设计22.硬件实施32.1 I/O通道设计32.1.1同步信号采集电路32.1.2晶闸管触发电路52.2单片机控制电路72.2.1 STC89C52微控制器72.2.2时钟电路112.2.3重置电路112.2.4键控制电路122.2.5控制原则13软件实施153.1主程序流程图153.2中断处理程序进程164.相关计算164.1同步信号采集电路相关参数计算164.1.1计算连接到DB107的回路参数164.1.2计算连接到TLP521-1的回路参数174.2晶闸管触发电路相关参数计算174.2.1计算连接到晶闸管的电阻电路174.2.2光电耦合器MOC3022所在的电路相关计算17选择部件17控制源代码187.线路图228.参考文献23基于单片机的调光控制器设计0.简介今天，许多学校、办公室、地铁等对照明的要求很高，但大多数情况下，外部环境的照明很高，如果为了学习、办公室或运营而持续打开全部电力，会增加电能浪费和运营成本。节能是照明光控制的重要指标。目前有模拟调光控制系统和数字调光控制系统。此调光控制器通过单片机通过双向晶闸管的传导控制调节白炽灯(纯电阻负载)亮度。双向晶闸管的特点是即使在传导后触发信号被消除，也保持传导状态。负载电流为零(交流电压超过0)时自动关闭。因此，必须每隔交流电的1/2波发送触发信号，触发信号传输时间决定灯泡的亮度。调光是通过在0后经过一定时间后触发双向晶闸管开关引线的方式实现的。此时间越长，晶闸管传导时间越短，灯泡亮度越低。相反，光线更亮。为此，需要提取交流电压的零交叉(zero)，并在此基础上确定触发信号的传输时间，以实现调光目的。1.整体设计此数字调光控制器的总体设计如图1所示控制部分：为了灵活设计的方便，选择可多次使用的可编程设备，该设计使用红晶技术STC89C52RD单片机。驱动部分：由于驱动对象是交流负荷，因此该回路使用双向晶闸管(SCR)，这是一个没有触点的开关元件，用于连续调整。双向晶闸管(SCR)持续控制交流电源引线，通过小电流控制大电流，具有快速运行、长寿命和高可靠性。“负荷”部分：此回路的负荷是白炽灯(纯电阻负荷)。2.硬件实现2.1 I/O通道设计查看此调光控制器的总体设计图，表明设计必须由两部分组成。部分检测反映交流信号的0，以准确控制同步信号收集电路触发信号的发生时间。另一部分是驱动控制部分，单芯片I/O端口是电流毫安，基本上不能直接驱动负载，需要在驱动电路上添加电压和电流信号以控制SCR触发电路负载(灯泡)。2.1.1同步信号采集电路交流电源同步信号生成如图2电路所示，图中所示的同步信号是我们需要的交流电压零点交叉信号。各部分的波形如图3所示。图2同步信号提取电路图3同步信号波形图1.DF107(DB107)单相桥式整流器参数：最大重复峰值反向电压：1000 V最大有效电压：700 V最大直流绝缘电压：700 V平均正向电流：1 A最高工作温度：150C最低工作温度：-55C正向电压降：1.1 V几个容量：25pF2.TLP521-1详细参数：工作温度：-55 100绝缘电压：2500V工作电压：5V正向电流：25毫安收集器电流：10毫安(最大值)指示灯：正向电流：6-15毫安反向电压：5V节点温度：125c光敏晶体管：收集器电压：55V快照极电压：7V收集器电流：50毫安收集器功率损失：150mW2.1.2晶闸管触发电路图4晶闸管接线图在图4中，L1_D是通过光控制晶闸管MOC3022驱动晶闸管T435的单片机输出的触发信号。控制的白炽灯连接在Ll和0线之间。MOC3022是DIP-6封装的光控制晶闸管。1，2发分别是二极管的正负极。4，6脚是输出电路的两端。3，5脚不需要连接。1.MOC3022特定参数：输入部：反向电压：3V正向电流：60毫安输出端：截止电压：400V最大重复浪涌电流：1A分离浪涌电压：7500V总功率损耗：330mV工作温度范围：-40-85c焊接温度：260cBt 136-600e特定参数：晶闸管是晶闸管整流元件的缩写，是具有三个PN连接的四层结构的大功率半导体器件，通常通过两个晶闸管反向连接制作。该装置不仅用作整流，还用作无触点开关，快速连接或切断电路，将直流转换为交流的逆变电源，将一个频率的交流电源转换为另一个频率的交流电源等。晶闸管和其他半导体器件一样，具有体积小、效率高、稳定性好、工作稳定等优点。其出现使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成为工业、农业、运输、军事科学研究开始在商业、民用电气等领域竞争采用的组成部分。参数如图4所示。图4 BT136-600E详细参数2.2单片机控制电路此灯光亮度控制系统需要6个I/O端口、4个按键、外部中断输入和脉冲输出；STC89C52需要32个通用I/O端口、2个外部中断；STC 89c 52需要12M晶体，运行速度符合设计要求，因此系统CPU选择STC 89c 52。AT89C52具有可用作各种数据区域的内部RAM，内部闪电存储具有用于控制灯光亮度的控制程序。主要功能是以中断方式收集交流电压的零交叉(零交叉)，通过一定的算法触发双向晶闸管(SCR)，延迟控制光源亮度的低级脉冲输出。2.2.1 STC89C52微控制器STC89C52是具有8K系统可编程闪存的低功耗高性能CMOS8位微控制器。STC89C52在单个芯片上配备8位CPU和系统可编程Flash，可为众多嵌入式控制应用程序提供高度灵活、高效的解决方案。8k字节闪存、512字节Flash、32位I/O端口线、watch dog计时器、嵌入式4KB EEPROM、MAX810重置电路、3个16位计时器/计数器、1个6矢量级别2中断结构、全双工串行端口。STC89X52还支持两种软件，可降至0Hz静态逻辑操作，并允许用户选择睡眠模式。在空闲模式下，CPU死机，RAM、计时器/计数器、串行端口和中断继续运行。以断电保护方式存储RAM内容，振荡器冻结，单芯片微型计算机的所有操作停止，直到进行下一次中断或硬件重置。最高工作频率35MHz，6T/12T选项。STC89C52具有以下主要性能参数：1.您可以选择增强的8051单芯片、6时钟/机器周期和12时钟/机器周期，命令代码与现有8051完全兼容。2.作业电压：5.5v至3.3v (5v微控制器)/3.8v至2.0v (3v微控制器)3.作业频率范围：0至40mhz，相当于一般8051的0至80mhz，实际作业频率可达48MHz4.自定义应用程序空间为8K字节5.片上集成512字节RAM6.通用I/O端口(32个)，复位：P0/P1/P2/P3为准双向输入/弱自下而上，P0端口为漏热断路输出，总线扩展没有拉阻，I/O端口需要拉阻。7.通过ISP(系统可编程)/IAP(应用程序可编程)、串行端口(RxD/P3.0、TxD/P3.1)直接下载用户序列，只需几秒钟即可完成包含EEPROM功能9.有看门狗功能总共3个16位计时器/计数器。计时器T0、T1、T211.外部中断4度，下行中断或低级触发电路，外部中断低级触发中断模式可以唤醒12.通用异步串行端口(UART)，也可以使用计时器软件实现多个UART13.工作温度范围：-40 85(工业级)/0 75(商业级)14.PDIP包(1)主电源针脚(a)。Vcc电源端子(b) gnd接地端子(2)外部晶体针脚XTAL1和XTAL2(a) xtal 1连接外部晶体的销。在单片机内部，构成芯片内振荡器的逆相放大器的输入端。使用外部振荡器时，针脚接收直接传送到内部时钟生成器输入端的振荡器的信号。(b) xtal2连接外部晶体的其他销。在单片机内部，以上振荡器的逆相放大器的输出端。(3)。其他电源重复使用针脚RST、ALE/PROG、/PSEN和/EA/Vpp控制或(a)。重置RES输入。振荡器运行时，如果该针脚上出现两个机器周期较高的水平，那么单片机将重置。(b)。访问ALE/PROG外部存储时，ALE(允许地址锁定)的输出用于锁定存储地址的子字节。即使不访问外部存储器，ail端仍以固定频率(此频率是振荡器频率的1/6)周期性地发出正脉冲信号。因此，可以将其用于外部输出的时钟或计时目的。但是，每次访问外部数据存储时，都会跳过ALE脉冲。此针脚还用于在编程闪存的过程中输入编程脉冲(/PROG)。如果需要，可以通过专用寄存器(SFR)区域的8EH单元中的D0位置数禁止ALE操作。在此位置数之后，仅在一个MOVX或MOVC命令运行期间启用ALE。此设定还会弱拉针脚，使单一晶片微电脑执行外部程式时的albit无效。(c)。使用保存/psn程序时，输出(/psnn)是外部程序存储的读取选择通信号。STC89C52/LV51从外部程序存储中获取命令(或常数)时，每个系统周期两次/PSEN有效(输出两个脉冲)。但是，在此期间，每次访问外部数据存储时，都不会出现有效的/PSEN信号。(d)。/EA/Vpp允许外部访问。要仅访问CPU为0000H到FFFFH地址的外部程序存储，/EA端必须保持连接到GND端的低级别。但是，请注意，如果机密位LB1已编程，重置时将保持内部锁定/EA端状态。如果在/EA端保持较高的级别(Vcc端)，CPU将运行内部程序存储中的程序。在闪存编程期间，此针还用于使用12V编程(如果选择了12V编程)来允许电源Vpp。(4)I/o端号p 0.0到p 0.7，p10。 p 1.7、p 2.0至p 2.7和p 3.0至p 3.7(a).P0端口(P0.0至P0.7) P0是8位复盖型双向I/o端口。用作输出端口时，每个端口可以吸收8个TTL输入，将1写入端口，还可以用作高阻抗输入端。分时多路复用地址(低8位)/数据总线，用于在访问外部程序和数据存储时启用内部牵引阻力。在Flash编程中，P0端口接收指令字节。检查程序时输出命令字节。验证时请求外部连接电阻。(b).P1端口(p P1.0到P1.7) P1是具有内部池电阻的8位双向I/o端口。P1的输出缓冲区可以驱动4个TTL输入(吸收或输出电流方法)。将1写入端口时，通过内部上拉电阻将端口拉高电位，即可用作输入端口。由于内部上拉电阻，由外部信号输出电流的低针的输入端口。P1在Flash编程和程序验证中接收8位地址。(c).P2端口(p 2.0至p 2.7) p2是具有内部池电阻的8位双向I/o端口。P2的输出缓冲区可以驱动4个TTL输入(吸收或输出电流方法)。将1写入端口时，通过内部上拉电阻将端口拉高电位，即可用作输入端口。P2用作输入端口，输出电流到由外部信号向下拉动的针脚(由于内部上拉伸电阻)。在访问外部程序存储和16位地址的外部数据存储时，P2发送高8位地址，例如发出MOVX DPIR指令。访问8位地址的外部数据存储(例如运行MOVX RI命令)时，P2端口插针上的内容(专用寄存器(SFR)区域中的P2寄存器内容在完全访问过程中保持不变。P2在Flash编程和程序验证期间接收高地址和某些控制信号。(d).P3端口(p 3.0至p 3.7) P3是具有内部池电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲区可以驱动4个TTL输入(吸收或输出电流方法)。将1写入端口时，通过内部上拉电阻将端口拉高电位，即可用作输入端口。P3用作输入端口，由于内部上拉伸电阻，通过外部信号拉动低针脚来输出电流。P3端口还用于STC89C52中表1所示的特殊功能表1端口针脚兼用公力P3.0串行输入端口(RXD)P3.1串行输出端口(TXD)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/IN