调光灯的设计与安装毕业设计_说明

1、. . . . 毕业设计任务书设计课题调光灯的设计与安装摘要本设计采用芯片AT89S52制作一个遥控调光灯，能够实时、准确、多点控制灯光的强度，不但有利于光线采集，更有利于节能减排。本系统由主机（AT89S52）、从机（遥控电路）和灯光控制电路组成。为使系统性能更稳定、更具有实时性，本设计使用光敏电阻实时监测外部灯光的强弱；为使系统方便不同方式使用，本设计分别使用了遥控控制、旋钮控制和继电器控制，可根据不同需要任意控制继电器切换不同状态；本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，并配以RC上电复位电路和以11.0592MHZ晶振为主要元件的振荡电路，进而保证了系统的实时性；关键字：遥控调光灯

2、，AT89S52单片机，光敏电阻、继电器目录1、设计任务错误！未定义书签。1.1基本要求41.2发挥部分42、方案论证与比较42.1 主要控制芯片的选择42.2 从机遥控部分电路43、总体方案53.1工作原理53.2 总体设计54、系统硬件设计64.1 主机模块64.2 主机控制模块84.3 从机遥控模块104.4 电源部分135、系统软件设计146、总体测试与结果分析146.1 基本部分测试146.2 测试结果分析157、参考文献16附录：错误！未定义书签。71、设计任务1.1基本要求1、以高亮度LED为光源，以单片机为主控芯片；2、系统分为主机和遥控从机，主机负责调光，从机负责远程控制，采

3、用红外遥控的方法；3、遥控从机上要有四个按键，按键1，是开关，按一下灯开，再按灯关；按键2是低亮度；按键3，是中亮度，按键4，是高亮度。4、主机也有调光功能，通过旋转亮度旋钮可以任意调节光的亮度。1.2发挥部分 1、可以自动调节光线的亮暗； 2、亮度可多达5级调节； 3、采用蜂鸣器发声确认信号成功接收。2、方案论证与比较2.1 主要控制芯片的选择方案1：选择ATMEGA16单片机作为核心控制芯片。ATMEGA16单片机属于高性能、低功耗的 8位AVR 微处理器，16K字节的系统可编程Flash，ATmega16单片机有8个10位精度的模数转换器ADC，512 字节的EEPROM,1K字节的片S

4、RAM.方案2:选择AT89S52单片机作为核心控制芯片。AT89S52是一种低功耗、高性能、价格便宜的微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。AT89S52单片机外部资源丰富，拥有32个I/O口，方便设计使用。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。此次设计中，以上两款单片机都没够完成设计需要。但是ATMEGA16的程序实现没有AT89S52灵活，且AT89S52价格比较低廉。鉴于以上原因，本次设计采用AT89S52作为核心芯片。2

5、.2 从机遥控部分电路方案1：采用TX05D芯片。TX05D是一种一体化的红外线发射、接收器件，它部包含红外线发射、接收与信号放大与处理电路，能够以非接触形式检测出前方一定围的人体或物体，并转换成高电平信号输出。由于TX05D部采用低功耗器件和抗干扰电路，所以工作稳定可靠、性能优良，可广泛应用于各种自动检测、自动报警和自动控制等装置中。方案2:采用DT9122D芯片。DT9122D芯片是通用红外遥控发射集成芯片，采用CMOS工艺制造，最多可外接64个按键，并有三组双重按键，兼容了HT6222、TC6456B、SC6122、PT2222,功能更加强大，极大的方便了设计需要,同时该芯片功耗低（最大

6、功耗仅0.25W），价格低廉，完全符合“节能、成本控制设计理念。鉴于本次设计题目要求，要在一定距离上实现遥控，自然对于遥控发射部分的要求也较高。传统的遥控芯片价格昂贵且传输距离有限，不能完全满足本次设计需要。根据设计要求，综合考虑节能减排和功能完善等方面，本设计采用方案2。3、总体方案3.1工作原理本设计采用芯片AT89S52单片机作为遥控调光灯的主控芯片，能够实时、准确、多点控制灯光的强度，不但有利于对光线的采集，更有利于节能减排。本系统由主机（AT89S52）、从机（遥控电路）和灯光控制电路组成。本设计使用光敏电阻实时监测外部灯光的强弱，达到自动调节灯光亮度的效果；该设计分别采用红外遥控控

7、制、半自动旋钮控制和全自动光线控制来实施对高亮LED的光线控制；为使程序执行周期耗时最短，本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，并配以RC上电复位电路和以11.0592MHZ晶振为主要元件的振荡电路，进而增强系统的实时性。3.2 总体设计本系统以AT89S52单片机为主控制核心芯片，外围电路由纯模拟电路组成。整体系统原理框图如图3-1所示：遥控信号 MCU51遥控亮暗部分全自动亮暗控制部分半自动亮暗控制部分高亮LED图3-1系统总框图如图3-1所示，红外遥控控制电路将遥控信号发送给主控芯片AT89S52，AT89S52对接收到的信号进行分析处理后，送往遥控亮暗控制部分电路；另外，全自动亮

8、暗 控制部分和半自动亮暗 控制部分通过旋钮的控制来实施对高亮LED的光线控制。4、系统硬件设计4.1 主机模块4.1.1 AT89S52单片机最小系统AT89S52单片机的最小系统包括：晶体振荡电路部分、复位开关电路部分和电源电路部分。图4-1为AT89S52单片机的最小系统原理图。图4-1单片机最小系统 4.1.2 遥控接收模块本设计采用红外接收管KS1838F作为主机接收模块的核心器件，图4-2为该电路模块的实际电路图。 图4-2 红外接收模块 图4-3 蜂鸣器模块4.1.3 声音模块采用常见的蜂鸣器来发声，起确认作用，用于确认按键是否有效按下和信号是否有效接受。当接收到遥控信号，蜂鸣响一

9、次，确认收到。图4-3为该电路模块的实际电路图。4.2 主机控制模块4.2.1全自动光线模块该模块采用光敏电阻作为核心元件，利用光敏电阻的阻值因外部光线强弱的变化而变化的工作原理，来改变LED电路电流的大小，达到控制发光强弱的目的。同时附加电位器用于与光敏电阻协调。图4-4为光线控制电路的电路原理图。图4-4 全自动光线控制模块4.2.2 手动旋钮控制模块该模块的核心原件为金属电位器。可通过调节金属电位器的阻值大小来改变电路中电流大小，达到对LED亮度调节的目的。该模块的设计理念比较人性化，可针对不同人群、不同环境对光亮度的需求不同，任意连续调节LED亮度。图 4-5为半自动旋钮控制电路的电路

10、原理图。图 4-5 半自动旋钮控制模块4.2.3 半自动继电器控制模块本模块采用红外遥控器发送控制信号，由单片机接收并判断执行控制相应继电器，实现亮度选择控制，达到不同等级亮度选择的目的。光线强弱设计分为高亮、较亮、中等、较暗和微弱五种选择级别。利用多方式、多级控制的设计方法极大的方便并满足了不同场合、不同人群的不同需求。图4-6为遥控控制电路的电路原理图。图4-6遥控控制模块4.3 从机遥控模块为满足远程控制条件，本设计采用以DT9122D为核心芯片的红外遥控器来完成。经过实际测试，该模块能够在30米左右的围有效传输，能较好的满足本次设计需要，图4-7为本次设计所需的部分外观模型图。123A

11、456B789C0FFED 图4-7 DT9122D 遥控器外观图图4-7中，DT9122D 遥控器外观图各按键对应的键码值如下表4-1所示： * 红外遥控器按键表 * 40 48 04 00 02 05 54 4D 0A 1E 0E 1A 1C 14 0F 0C =表4-1 红外遥控器键值表4.3.1 红外遥控器部原理图如下图4-8红外遥控器部原理图所示，遥控采用3.0V纽扣电池供电。该原理图中DT9122为核心芯片，该芯片是通用红外遥控发射集成电路，采用CMOS工艺制造，最多可外接64个按键，并有三组双重按键。工作电压围宽，可通过外部接法最多可产生65536种用户码，可用于VCD、DVD播

12、放机、电视机、组合音响设备、电视机顶盒，且成本低廉。图4-8红外遥控器部原理图4.3.2 DT9122 芯片输出波形图芯片DT9122所发射的一个 帧 码 含有一个引导码，16位的用户编码和8位的键 数据码、键 数据 码的反码也同时被传送。引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射的码的引导，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测与其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM）。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后，它们的反码也被传送，减少了系统的误码率。当按键被按下后，DT9122芯片的输出

13、波形图，如下图4-9和4-10所示。图4-9 键按下波形图4-10键按下后58.5ms至76.5ms期间的波形图4.4 电源部分本设计采用单+5V和单+12V供电模块。电源稳压芯片采用芯片LM7812和LM7805来完成。LM7812和LM7805分别为12V、5V稳压芯片，可组成3端正稳压电路，能提供多种固定的输出电压，应用围广。含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A甚至1A以上。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流，其电路原理图如图4-11所示：图4-11 电源电路原理图5、系统软件设计本设计采用AT89S52作为主控芯片，节省成本的同时也方便了软件

14、的程序设计。初始化单片机后，采用中断的方式获取按键码值，主程序进行判断处理后执行相应的子程序。系统整体流程图如图5-1所示。 开始 初始化单片机是否接受按键中断 ? 关中断获取按键码值、判断并执行相应子程序 重开中断N 返回Y图5-1 系统整体流程图6、总体测试与结果分析6.1 基本部分测试6.1.1 各按键功能介绍本次设计总共利用到1、2、3、4、5、6、7、8 八个按键。各按键功能如下：1号按键：选择亮度等级键，高亮； 2号按键：选择亮度等级键，较亮； 3号按键：选择亮度等级键，中等； 4号按键：选择亮度等级键，较暗； 5号按键：选择亮度等级键，微弱；123A456B789C0FFED6号

15、按键：系统总开关键，按一次电路接通电源，再按一次电路断电。7号按键：自动与半自动控制切换键，按下第一次选择自动控制，再按一次回到半自动状态。8号按键：手动调节切换键，按下选择手动调节状态，再次按下取消手动状态。部分外观模型图如图6-1所示。 图6-1 按键外观模型图6.1.2 功能测试测试环境：约6m10m空旷房间。 按照设计原理，连接好电路，确认无误后连接电源，开始测试工作。 将主机置于远端，约为10米距离后，按下从机（遥控）上6号键，开启主机电源，LED点亮，同时由蜂鸣器相应确认，再次将6号键按下，关闭主机电源，蜂鸣器再次确认。半自动调节状态：首先按下6号开关按键，开启系统电源。再按下7号

16、键选择半自动调节状态，此时系统处于等待状态，然后根据需求可按下1、2、3、4、5号键分别对5中级别亮度进行选择。全手动调节状态：首先，开启电源，即按下遥控6号键。再按下8号按键，切换至手动状态，且小LED指示灯指示当前状态，然后即可手动调节主机上旋钮电位器完成连续任意亮度调节。自动调节状态：首先按下6号键，启动系统电源。然后按下7号键切换系统至自动状态，由指示灯提示。此时应用光敏电阻的原理来调节电路阻值，从而达电路电流调节，最终实现LED亮度调节。 此系统控制分为三部分，红外遥控器、MCU、继电器。MCU接受遥控信号后识别并判断，对相应继电器进行执行控制，最终达到控制多样化，且各种状态确认是均有蜂鸣器与发光二极管提示状态。6.2 测试结果分析仔细观察测试过程中的各种现象，经分析论证，本设计完全满足设计的基本要求，同时对于发挥部分（5级亮度选择、自动调节亮度、确认按键按下发声）也较好的实现了预期效果。全电路功率预算：全电路主要元器件包括：AT89S52 一片、HM4101F型继电器10个、精密电位器1个、金属式旋钮电位器1个、红外遥控器1个、8550三极管10个、3mm发光二极管5颗、KS1838F一个、若干普通电阻、高亮度LED一个、+5/+12V