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1、 自動(dòng)燈光控制系統(tǒng) 小組成員:楊龍 張糧雨 邱沙沙 組別:信科16組 目錄1. 方案論證與比較41.1. 數(shù)控部分:?jiǎn)纹瑱C(jī)的選擇41.2. 穩(wěn)壓部分:41.2.1. 開(kāi)關(guān)器件的選擇。41.2.2. 驅(qū)動(dòng)電路的選擇41.2.3. 光控部分42. 硬件設(shè)計(jì)52.1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖:52.2. 單片機(jī)系統(tǒng)52.3. 穩(wěn)壓系統(tǒng)62.4. 光控系統(tǒng)72.5. 原理分析及參數(shù)計(jì)算73. 軟件設(shè)計(jì)83.1.1. 整體軟件流程圖84. 測(cè)試數(shù)據(jù)84.1. 模式一:手動(dòng)模式94.2. 模式二:自動(dòng)模式94.3. 誤差分析105. 參考文獻(xiàn)10c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)譚浩強(qiáng)1051單片機(jī) 郭天祥10電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分康

2、華光106. 附件106.1. 元器件列表:106.2. 程序部分:116.2.1. 主函數(shù)部分116.2.2. 產(chǎn)生pwm波116.2.3. 兩種控制模式12摘要本設(shè)計(jì)采用宏晶公司的stc89c52單片機(jī)作為自動(dòng)燈光控制系統(tǒng)的mcu控制器。系統(tǒng)以感光元件,鍵盤(pán)控制,顯示控制,pwm信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管irf540n導(dǎo)通等模塊組成。感光元件實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能控制后端負(fù)載燈泡的亮滅。單片機(jī)產(chǎn)生pwm波控制開(kāi)關(guān)管對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,采用開(kāi)關(guān)管具有較高的電壓轉(zhuǎn)換效率,有效控制燈泡明暗調(diào)節(jié)。以自動(dòng)手動(dòng)兩種可切換模式進(jìn)行輸入值設(shè)定實(shí)現(xiàn)燈泡明暗變化。關(guān)鍵詞:stc89c52單片機(jī) pwm波 開(kāi)關(guān)管 感光開(kāi)關(guān) 自動(dòng)、手動(dòng)燈

3、光明暗控制1. 方案論證與比較1.1. 數(shù)控部分:?jiǎn)纹瑱C(jī)的選擇 方案一:采用stc89c52作為自動(dòng)燈光控制系統(tǒng)的控制核心。stc89c52單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),軟件編程靈活、自由度大功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn),價(jià)格低廉。stc89c52可以通過(guò)定時(shí)器產(chǎn)生pwm波,通過(guò)調(diào)整其占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓控制。 方案二:采用msp430,引腳復(fù)雜,不易于手工焊接,成本相對(duì)較高,不 適于本次試驗(yàn)。1.2. 穩(wěn)壓部分:1.2.1. 開(kāi)關(guān)器件的選擇。(1) 方案一:選擇bjt作為開(kāi)關(guān)器件。選用npn或者pnp型晶體管作為功率開(kāi)關(guān),這種方式開(kāi)關(guān)飽和導(dǎo)通時(shí)集-射極導(dǎo)通電阻非常小,開(kāi)關(guān)損耗較小。但是驅(qū)動(dòng)功率

4、與輸出功率成正比,需要有較大的驅(qū)動(dòng)電流。(2) 方案二:采用irf540n作為開(kāi)關(guān)器件。選用p溝道或者n溝道的irf540n作為功率開(kāi)關(guān),需要的驅(qū)動(dòng)功率小,而且輸出功率較大。(3) 方案三:選用igbt作為開(kāi)關(guān)器件。igbt集bjt與mosfet的優(yōu)點(diǎn)于一身,適合在大功率、超大功率的場(chǎng)合使用。igbt成本要高。綜合以上比較,本設(shè)計(jì)電源屬于中小功率,且用單片機(jī)產(chǎn)生pwm驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)功率不高,因此選擇方案二1.2.2. 驅(qū)動(dòng)電路的選擇方案一:采用自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓方式。這種方式開(kāi)關(guān)管即作為功率開(kāi)關(guān),又兼作pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生的振蕩管。這種方案中開(kāi)關(guān)管工作在諧振狀態(tài)。它具有內(nèi)部損耗小,轉(zhuǎn)換效率高、低成本等特

5、點(diǎn)。但是工作可靠性差,不便于控制的缺點(diǎn)。同時(shí),這種方式的開(kāi)關(guān)電源輸出功率較低。方案二:采用它激式方式,即通過(guò)mcu產(chǎn)生pwm控制信號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的通斷,進(jìn)而達(dá)到調(diào)整電壓的目的。這種方式具有工作穩(wěn)定、可靠、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。綜合上述比較,本設(shè)計(jì)需要能夠方便地調(diào)整電壓,并且能夠穩(wěn)定電壓,對(duì)可靠性要求較高,方案二比較適合,因此選擇方案二。1.2.3. 光控部分采樣電路如圖2.4所示。該部分將光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化成電壓值的變化,輸出給微處理器處理數(shù)據(jù),然后經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)使燈的亮度變化。,采樣電路應(yīng)該由光源產(chǎn)生電路和光敏電阻電路組成。光源產(chǎn)生電路可調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度,而光敏電阻電路可以檢測(cè)光強(qiáng)的變化并將這種變化轉(zhuǎn)化

6、成電壓值的變化。通過(guò)實(shí)際測(cè)量,光敏電阻在光強(qiáng)較大時(shí)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(大約大于100千歐姆),而在光強(qiáng)逐漸變?nèi)醯那闆r下,電阻逐漸減小,利用分壓電路,其所分電壓值便逐漸減小,而輸出部分的電壓值逐漸增大。2. 硬件設(shè)計(jì)2.1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖:2.2. 單片機(jī)系統(tǒng) 圖2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 系統(tǒng)包括了時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵控制電路等。系統(tǒng)設(shè)置了16位的矩陣鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行模式一與模式二之間的切換,有數(shù)字鍵0-9,還包括小數(shù)點(diǎn),刪除和確定按鍵。系統(tǒng)還提供了液晶顯示模塊、 數(shù)控部分利用對(duì)stc89c52編程實(shí)現(xiàn)對(duì)光控部分電路輸入電壓值分檔輸出05v,對(duì)按鍵輸出值提供0.05.0v電壓值得分檔輸出。在數(shù)控部分便實(shí)

7、現(xiàn)了由模擬轉(zhuǎn)數(shù)字在轉(zhuǎn)變成模擬量的過(guò)程。使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的實(shí)現(xiàn)2.3. 穩(wěn)壓系統(tǒng)2.4. 光控系統(tǒng) 3. 軟件設(shè)計(jì)3.1.1. 整體軟件流程圖4. 測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試儀表:a數(shù)字電流表(采用3位半數(shù)字萬(wàn)用表dt-9205)v數(shù)字電壓表(采用3位半數(shù)字萬(wàn)用表dt-9205)4.1. 模式一:手動(dòng)模式所測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。表 1 測(cè)試項(xiàng)目輸出值(v)實(shí)際測(cè)量值ui(v)顯示電壓值uo(v)誤差(%)分檔00001.001.001.010.01第一檔2.002.012.010第二檔3.002.993.000.01第三檔4.004.003.980.02第四檔5.005.094.991.96第五檔誤差計(jì)算與分析:

8、計(jì)算得,=0.02%。符合測(cè)試要求。4.2. 模式二:自動(dòng)模式 所屬檔位測(cè)試項(xiàng)目第一檔第二檔第三檔第四檔第五檔輸出采集實(shí)際測(cè)量值ui(v)0.982.003.013.994.99顯示電壓值uo(v)1.001.963.033.995.10誤差(%)1.020.511.3500.01計(jì)算得,輸出采集電壓的誤差為 =0.3%,符合測(cè)試要求。4.3. 誤差分析 誤差主要來(lái)源有:1) pwm波控制開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通不迅速;2) 開(kāi)關(guān)管收溫度影響引起誤差;3) 負(fù)載(燈泡)因溫度升高而引起的誤差;5. 參考文獻(xiàn) c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)譚浩強(qiáng) 51單片機(jī) 郭天祥電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分康華光6. 附件6.1. 元器件列表:

9、lm3991res200k4switch31602液晶16.2. 程序部分:6.2.1. 主函數(shù)部分void main()uchar i=1;enable(0x01);l1602_init();l1602_string(1,1,"mode:");l1602_string(2,1,"voltage:");while(1) if(choose=0)delay(20);if(choose=0)switch(i)case 1:manual_mode();i+;m=0;break;case 2:auto_mode();i=1;break;6.2.2. 產(chǎn)生pwm波

10、/*中斷程序*/pwm波生成,t0中斷void pwm_t0(void) interrupt 1th0=(65536-25)/256;tl0=(65536-25)%256; time_pwm+; if(time_pwm < high_pwm) p3_0=1; if(time_pwm=high_pwm) p3_0=0; else if(time_pwm=t_pwm) p3_0=1; time_pwm=0; 6.2.3. 兩種控制模式void manual_mode() /手動(dòng)模式 l1602_string(1,6,"manual");l1602_string(2,9,&

11、quot; ");high_pwm=85;t_pwm=500;while(1)if(int_part=0)delay(20);if(int_part=0)m+;switch(m)case 1:l1602_string(2,9,"1.0v");high_pwm=85;timer_int();xiaoshu();break;case 2:l1602_string(2,9,"2.0v");high_pwm+=83;xiaoshu();break;case 3: l1602_string(2,9,"3.0v");high_pwm+=84;xiaoshu();break;case 4: l1602_string(2,9,"4.0v");high_pwm+=85;xiaoshu();break;case 5: l1602_string(2,9,"5.0v");high_pwm+=86;m=0;break;if(choose=0)break; void auto_mode() /自動(dòng)模式 l1602_string(1,

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