【基于51单片机灯光调节的设计与实现11000字（论文）】

图5.1软件设计流程图。图5.1整体软件设计流程图5.2按键扫描软件设计通常的按键是通过弹片到触点的接触，将信号进行传递，这种被称为机械弹性开关，按键动作执行时，按键的连通并不会立马稳定，断开也是一样，这种是抖动现象，软件设计流程如图5.2所示。图5.2按键设计流程图5.3人体检测软件设计单片机根据红外传感器采集的信号来判断有没有人，设计流程如图5.3所示。图5.3人体检测设计流程图5.4LED调光软件设计LED调光可以对灯光亮度进行调节。通过PWM波实现对灯光亮度的调节。PWM波能够实现对电压的大小控制，通过不同频率的波形实现对负载不同电压的加载，进而达到灯光亮度控制效果。在软件设计中应用定时器设置不同的频率数据，对PWM波的占空比进行调节，完成电压调节的作用，实现LED亮度的控制。LED调光流程图如图5.4所示。图5.4LED调光流程图6系统测试6.1系统仿真6.1.1Proteus仿真软件简介Proteus作为仿真、设计工具这是单片机工程师必学的，它支持很多仿真电路。对于没有条件的情况下，可以借助这款软件对电路和单片机相关设计进行学习，通过在仿真中进行模拟，可以更方便的多学习单片机等相关理论知识。Proteus能结合相应的代码编程开发工具实现联合调试，也就是说通过它既能验证代码是不是正确又可以检测电路的连通性和正确性。6.1.2仿真设计说明在Proteus中首先选择放置好了器件后，对它们进行连线并修改了元件的属性，在关联了仿真程序后，对电路进行了仿真。电路如图6.1所示。图6.1仿真界面6.1.3手动模式仿真仿真启动后，在手动模式下，可以通过红外遥控手动控制灯光的开与关。手动模式仿真测试如图6.2所示，通过add按键可以增强灯光亮度，通过sub按键可以降低灯光亮度。图6.2手动模式仿真测试6.1.4自动模式仿真系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。只要有人靠近，如果亮度不够，则开启灯光。如果此人暂时离开了，灯光自动关闭。或者亮度够亮，灯光也会自动关闭。自动模式仿真测试如图6.3所示，此时自动模式指示灯亮，通过调节光敏电阻GUANGMIN模拟光照变化，调节灯光亮度。图6.3自动模式仿真6.1.5呼吸灯模式仿真在呼吸灯模式下，灯光可以自动形成呼吸灯模式点亮。呼吸灯模式仿真测试如图6.4所示，此时呼吸灯模式指示灯亮。图6.4自动模式仿真6.2实物测试6.2.1实物组装在进行实物焊接制作前，需要先按照电路图置办所有的器件以及相关工具。相关工具包括烙铁、万用表、焊锡丝、飞线等工具。按照电路图的设计，先进行电源接口电路的焊接，因为电源是其他电路部分必须的部分，只有有了电源才可以进行测试。之后进行单片机系统电路的焊接，其他部分需要通过单片机进行控制，所以有了单片机这部分才可以测试其他功能，在制作好单片机部分后，要进行检测，保证这部分电路没有问题，才可以进行接下来电路的制作，在检测时首先要检测电源，即用万用表判断电源是否有短接现象。进行其他电路功能部分焊接的时候，检测完一个功能电路之后，就要结合单片机系统进行测试，测试是否有短路，测试电压是否正确，测试功能是否正确。最终完成实物的焊接制作，即可进行系统各项功能的测试。实物组装图如图6.5所示。图6.5实物组装图6.2.2手动模式上电测试上电测试时必须保证系统电源没有短路的情况，如果出现短路，系统的很多器件都可能被烧坏，甚至整个系统都要从新制作。使用万用表测试系统是否短路，在上电之前保证系统没有短接，系统供电开关打开后指示灯是否亮起，如果没有亮起，马上关闭电源，进行测量。如果电源指示灯正常，观察灯光显示状态，一步步观察各个功能状态，都没什么问题后，然后就可以验证系统各个功能是否达到最终的要求。系统供电开关打开之前，一定要确保没有短接，并且电路板底部和周围不能有导电物体，否则很可能会影响电路板线路的连接，严重的话可能导致烧坏器件。电源开关打开后，就可以对系统的各项功能进行测试。上电测试启动后，在手动模式下，可以通过红外遥控手动控制灯光的开与关。手动模式上电测试如图6.6所示，通过add按键可以增强灯光亮度，通过sub按键可以降低灯光亮度。图6.6手动模式上电测试6.2.3自动模式上电测试系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。只要有人靠近，如果亮度不够，则开启灯光。如果此人暂时离开了，灯光自动关闭。或者亮度够亮，灯光也会自动关闭。自动模式上电测试如图6.7所示，此时自动模式指示灯亮，通过调节光敏电阻模拟光照变化，调节灯光亮度。图6.7自动模式上电测试6.2.4呼吸灯模式上电测试在呼吸灯模式下，灯光可以自动进入呼吸灯模式运行。呼吸灯模式上电测试如图6.8、图6.9所示，分别表示呼吸灯的临界情况，此时呼吸灯模式指示灯亮。图6.8呼吸灯模式上电测试图6.9呼吸灯模式上电测试结论本次毕业设计我的课题为基于51单片机的智能调光灯设计。首先对系统相关的产品进行分析，了解当前相关技术方案，分析各大技术方案的优势，了解相关产品的功能，设计系统的功能，完善系统的性能。对整个论文的设计思路进行整理。然后详细设计系统功能，将各个功能的逻辑关系进行分析，绘制出系统结构框图，阐述系统运行的功能关系，对主要功能的核心器件进行方案选择，确定核心器件的具体型号，从功能、稳定性、成本、技术角度确定方案。之后对系统进行电路设计，有了各个功能核心器件，就可以对核心器件的设计技术文档进行解读，分析电路设计原理，完成系统各个功能的电路原理图，并对电路原理图进行分析，按照系统逻辑功能关系，完成系统整体电路图。对智能调光灯系统软件代码进行编写，按照设计的电路完成各个功能的代码设计，有了框架之后，分别对系统各个功能进行软件功能设计，完成各部分功能代码之后进行组合。最终将硬件和软件进行组合，对系统进行各项测试，按照设计好的功能逻辑关系，对系统进行测试，调试好了所有功能。论文的写作到实物的制作花费了较长一段时间，在这段期间，我查找了很多资料，在这过程中也是学习到了很多以前没有了解到的知识。因为我要完成一个实物的制作，这是一个实践的过程，在这个过程中，我清楚的发现了我知识储备的不足、不能将书本上的理论知识运用到实践中来，碰到这种情况，我只能更加努力。于是我开始不断地查阅资料并且在网上购买元器件自己动手实践，刚开始碰到了很多的问题，也想过放弃，但是再经过老师的耐心指导后，我坚持了下来，最终经过了我的不断努力我实现了我的设计方案，做出来了成品，真的是满满的成就感。在这过程中我总结了以下几点经验：进行硬件电路设计时，要考虑实际应用情况，比如电源要加入开关，还需要有指示灯，考虑实际应用情况，所以在生活中要多多观察一些产品的功能，多站在用户的角度设计系统功能，让用户使用起来更加方便。在进行软件设计时需要考虑到后期的调试，毕竟软件是不可见的，需要加入便于调试的功能，比如串口调试打印信息，这样在系统软件出现问题的情况下，可以借助打印信息了解系统的BUG信息，可以更快的进行调试，解决软件问题。在进行实物制作时，一定要有顺序，不能随便焊接，通过多次的焊接制作，明白了要先焊接制作电源，因为电源是其他模块验证的必要条件，其他功能模块需要按照功能验证的顺序，一步一步制作，按照先后条件去制作。最重要的一点就是不可以一次性全部焊接制作完成，要制作一个功能模块调试一个功能模块，这样可以更方便的处理焊接出现的问题，否则很难查找到原因。经过了这次毕业设计的制作，我能清楚的感觉到我的动手能力、将理论知识运用到实际设计中的能力提高了，并且对51系列单片机有了更深层次的理解，单片机C语言编程能力也提高了不少，这些都是我做完毕业设计成品后的收获，感觉真的很不错，希望我在以后的工作学习生涯中能继续以现在的状态前行。参考文献[1]李冶,刘宾坤,吉庆辉,陈昱行,黄浚恒.基于自动控制的教室智能灯设计[J].电子制作,2021,(23):83-85.[2]安晓莉.基于单片机的调光台灯控制系统的设计[J].电脑知识与技术,2021,17(30):134-137.[3]刘雨欣,李可心,李新康,王红玉.基于单片机的室内多功能光源系统的设计与实现[J].中国高新科技,2021,(19):108-109.[4]黄宇新,陈鹏,武泱光,马嘉波,黄河.基于机智云平台的智能灯光调节系统设计[J].电子制作,2021,(14):53-54.[5]杨艳.智能家居灯光控制系统的设计与实现[J].光源与照明,2021,(06):12-13.[6]王旋.基于单片机的室内智能照明系统设计[J].光源与照明,2021,(01):28-29.[7]吕婷,卢业虎.基于LoRa的服装陈列灯光控制系统设计[J].现代丝绸科学与技术,2020,35(06):24-27+34.[8]高淑芝,李天池.基于单片机的教室照明智能控制系统设计[J].控制工程,2020,27(11):2010-2015.[9]陈新芬,刘杰,陆毅,徐弘立,岳睿.基于51单片机智能灯设计与仿真[J].电子设计工程,2020,28(19):118-125.[10]赵福明,王玉萧,高飞,薛深,王楷竣,钟艳.基于单片机的智能台灯设计[J].价值工程,2020,39(04):223-224.[11]李优,肖雅新,李澳,刘隽楷,赵乘麟.全自动节能补光台灯的设计与实现[J].电子制作,2019,(19):57-59.[12]高美珍,洪家平.基于单片机的室内智能照明系统设计[J].湖北师范大学学报(自然科学版),2019,39(03):96-100.[13]过梦旦.基于单片机的LED灯调光系统的研究[J].电子元器件与信息技术,2019