電燈無級PWM亮度調(diào)節(jié)

1、 課程設(shè)計 課程名稱 單片機原理及接口技術(shù) 題目名稱 電燈無級PWM亮度調(diào)節(jié) 學 院 信息工程學院 專業(yè)班級 應(yīng)用電子技術(shù)2班 學 號 3112002560 姓 名 張偉奇 任課教師 李優(yōu)新 2015年01月16日廣東工業(yè)大學課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱電燈無級PWM亮度調(diào)節(jié)學生學院信息工程學院專業(yè)班級信息工程（應(yīng)用電子方向）12（2）班姓 名張偉奇學 號3112002560一、課程設(shè)計的內(nèi)容本次課程設(shè)計的內(nèi)容從下面兩個方面任選一個：一是在學院的單片機實驗平臺上進行，開發(fā)一個基于單片機與PWM技術(shù)的燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要開發(fā)內(nèi)容為按鍵定義、輸入與防抖動技術(shù)、PWM調(diào)節(jié)技術(shù)以及顯示技術(shù)等的程序設(shè)計。二是利

2、用51系列單片機及必要的外圍芯片、輸入輸出等接口電路設(shè)計開發(fā)一個簡易的單片機系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，自行設(shè)計一個單片機應(yīng)用程序來實現(xiàn)一些實用的功能。通過這些內(nèi)容的設(shè)計、開發(fā)、安裝、調(diào)試等一系列工作，熟練掌握單片機系統(tǒng)的開發(fā)流程與工作機理，加深對所學課程知識的理解與把握，為將來相關(guān)的研究開發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)1 全面掌握硬件結(jié)構(gòu)與電路原理；2 自行設(shè)計開發(fā)、編輯、調(diào)試應(yīng)用程序； 3 必須有完善的功能介紹與調(diào)試過程說明；4 提供完整的軟件流程框圖。5 提供完整的程序清單。三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1 硬件理解與安裝調(diào)試；2 軟件設(shè)計與開發(fā)、調(diào)試；3 軟硬件聯(lián)合調(diào)試與實驗；4 按照

3、學校要求撰寫并上交完整的課程設(shè)計報告5 完成課程設(shè)計答辯。四、課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1查找資料，熟悉硬件電路或?qū)嶒炂脚_的資源圖書館或?qū)嶒?號館4042015年1月5日7日2整體方案設(shè)計，輸入輸出通道定義（方案一）或硬件安裝、調(diào)試與檢查（方案二）宿舍或?qū)嶒?號館4041月8日9日3軟件設(shè)計與流程圖編寫宿舍或?qū)嶒?號館4041月10日4程序編寫宿舍實驗1號館4041月11日12日5軟件調(diào)試，與硬件聯(lián)合調(diào)試宿舍或?qū)嶒?號館4041月13日6撰寫課程設(shè)計報告宿舍或?qū)嶒?號館4041月14日7交課程設(shè)計報告實驗1號館4041月15日16日五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻1 吳寧.

4、80X86/Pentium 微型計算機原理及應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2004：1-249.2 蔡美琴. MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2003：1-169.3 段晨東. 單片機原理與接口技術(shù)M. 北京: 清華大學出版社, 2013:1-3334 吳黎明等. 單片機實驗指導書M. 廣州：廣東工業(yè)大學教材科，2014發(fā)出任務(wù)書日期： 2015 年 1 月 5 日 指導教師簽名：計劃完成日期： 2015 年 1 月 16日 基層教學單位責任人簽章： 目錄 目錄1第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計2第一節(jié) 概述2第二節(jié) 功能設(shè)計2第三節(jié) 功能實現(xiàn)2第二章 軟件系統(tǒng)設(shè)計4第一節(jié)

5、工作原理4第二節(jié) 程序清單4第三節(jié) 程序流程圖5第四節(jié) 程序源代碼6第三章 調(diào)試結(jié)果10第一節(jié) 單元及系統(tǒng)測試10第四章 課程設(shè)計體會100基于單片機與PWM技術(shù)的可調(diào)燈光系統(tǒng)第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計一 概述PWM（Pulse Width Modulation），即脈沖寬度調(diào)制，簡稱脈寬調(diào)制，是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。其最大的優(yōu)點是從處理器到被控對象之間的所有信號都是數(shù)字形式的，無需再進行數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，而且對噪聲的抗干擾能力也大大增強。因此PWM在通訊等信號傳輸行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。二 功能設(shè)計本系統(tǒng)在實驗平臺上利用3個按鈕實現(xiàn)亮度輸入及開關(guān)燈功能，3個數(shù)碼管用于亮度級別顯示，通過單片機

6、I/O口輸出調(diào)制脈沖控制LED亮度。操作時，用戶通過“開/關(guān)”按鈕開關(guān)LED，不論燈處于亮滅時都可以用其它的調(diào)節(jié)按鈕調(diào)節(jié)亮度值，按放“亮度+（亮度-）”按鈕可以加1級（減1級）亮度，長按則會重復(fù)加（減）亮度。三 功能實現(xiàn)PWM輸出利用I/O口直接輸出到LED，由于LED功率不大，AT89S51單片機端口的負載能力滿足要求，可以直接驅(qū)動。而PWM脈波的產(chǎn)生使用定時器中斷控制，使兩個定時器T0、T1均工作于方式1，T0中斷產(chǎn)生PWM基波，T1中斷控制占空比。分析可知，T0中斷àT0重載定時常數(shù)，復(fù)位輸出，并使T1也重載常數(shù)，啟動T1àT1中斷時，置位輸出，停止T1àT

7、0中斷，如此循環(huán)。使用中斷方式能獲得準確的定時周期以保證PWM的調(diào)制精度，T0作為PWM基波，為避免閃爍，應(yīng)達到較高頻率，本系統(tǒng)取500Hz。T1要有效地控制占空比，其定時周期應(yīng)比T0小，通過調(diào)節(jié)T1的定時周期就能調(diào)節(jié)PWM輸出脈波的占空比，從而改變亮度等級。按鈕輸入采用查詢方式實現(xiàn)，并對按鍵進行防抖動處理，對“亮度+/-”按鈕加入延時重復(fù)功能。延時重復(fù)功能通過對一延時變量在按下按鈕時進行減計數(shù)，在減至觸發(fā)值前按鈕彈起則視為短按，執(zhí)行相關(guān)代碼1次，當減至觸發(fā)值后仍保持按下，則快速執(zhí)行代碼，起到重復(fù)按下的效果。數(shù)碼管輸出的亮度級數(shù)需要經(jīng)過一系列的編碼轉(zhuǎn)換，按鈕控制亮度調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)變量變換成相應(yīng)

8、的BCD碼放入數(shù)碼管輸出緩沖區(qū)，調(diào)節(jié)變量也變換成相應(yīng)的T1定時常數(shù)以備加載。數(shù)碼管采用74LS164鎖存驅(qū)動，單片機通過串行口輸出顯示碼到4片74LS164，顯示碼通過查表算法實現(xiàn)。第2章 軟件系統(tǒng)設(shè)計一 工作原理 PWM輸出利用I/O口直接輸出到LED燈上，由于功率不大，單片機端口能滿足要求，直接驅(qū)動，而PWM脈沖的產(chǎn)生需要用到定時中斷，兩個定時器均工作在方式模式，0中斷產(chǎn)生PWM基波，T1中斷控制占空比。為了避免閃爍，基波頻率設(shè)為500Hz，T1要有效控制占空比，其定時周期應(yīng)比T0小，通過定時周期來改變占空比，從而改變亮度等級。按鍵輸入采取查詢方式實現(xiàn)，并對按鍵實行防抖動處理。數(shù)碼管的亮度

9、等級需要經(jīng)過一系列的編碼轉(zhuǎn)換，按鈕控制亮度調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)變量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的BCD碼放入數(shù)碼管輸出緩沖區(qū)，單片機通過串行口輸出顯示碼，顯示碼通過查表算法實行。二 程序清單 中斷程序T0，T1：TIME1，TIME2按鍵掃描子程序：KEY顯示拆字子程序：TRANS串行顯示子程序：DISP小延時子程序：DELAY100三 程序流程圖主程序流程圖如下： 開始 K1？ Yes 亮度值 加1 初始化 NO K2? Yes 亮度值 減1 鍵掃描 Yes 檢測有否鍵按 NO 下？ K3? Yes 開關(guān) 電燈 NO NO調(diào)動顯示程序 程序初始化時設(shè)定定時器工作方式，賦定初始值，并對一系列配置變量進行初始化；按鍵掃

10、描程序?qū)崿F(xiàn)對亮度調(diào)節(jié)變量的修改，亮度調(diào)節(jié)變量將通過定時值計算程序計算出T1的定時值，通過顯示BCD碼計算程序計算出顯示緩沖區(qū)的顯示碼。顯示程序?qū)@示緩沖區(qū)的內(nèi)容輸出到數(shù)碼管顯示。按鍵檢測采用掃描方式，并有防抖動和延時重復(fù)功能。定時期T0、T1工作于方式1，以中斷方式輸出PWM脈波。定時期中斷服務(wù)程序流程圖： T0中斷（產(chǎn)生基波） T1中斷（控制脈寬） 按亮度檔值 控制T1定時 關(guān)閉電燈 值 中斷返回 中斷返回通過T0中斷產(chǎn)生PWM基波，T1中斷調(diào)節(jié)占空比，從而實現(xiàn)PWM。四 程序源代碼DISP0 EQU 39H DISP1 EQU 3AH DISP2 EQU 3BH DISP3EQU 3CH

11、FLAGBIT 20H.0 LDAN EQU 58H T2H EQU 59H T2D EQU 5AH LAMP EQU P1.2 ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHLJMP TIME1 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH LJMP TIME1 ORG 001BH LJMP TIME2 ORG 0030HSTART: SETB LAMP MOV A,#0 MOV LDAN,A MOV DISP0,A MOV DISP1,A MOV DISP2,AMOV DISP3,#15CLR FLAG MOV TMOD,#11H MOV IE,#10001010

12、B MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#18H SETB TR0 MAIN: ACALL KEY ACALL TRANS ACALL DISP ACALL DELAY100 NOP NOP SJMP MAIN KEY: MOV P2,#0FFH NOP NOPKEY1: JNB P2.0,K1 JNB P2.1,K2 JNB P2.2,K3BACK: ACALL DONE RETK1: JB FLAG,BACKACALL DELAY100 / JB P2.0,BACKJ1: ;JNB P2.0,J1 INC LDAN MOV A,LDAN CJNE A,#00H,BACK DEC L

13、DAN SJMP BACK K2: JB FLAG,BACK ACALL DELAY100 JB P2.1,BACKJ2: ;JNB P2.1,J2 MOV A,LDAN CJNE A,#0,J22 SJMP BACKJ22: DEC LDAN SJMP BACKK3: ACALL DELAY100 JB P2.2,BACKJ3: JNB P2.2,J3CPL FLAGJB FLAG,NEXTMOV DISP3,#15SJMP NEXT2NEXT: MOV DISP3,#14 NEXT2: CPL TR0 NOP NOP SETB LAMP SJMP BACKDLYK: MOV R4,#2AH

14、 DLYK1: MOV R5,#32HDLYK2: DJNZ R5,DLYK2 DJNZ R4,DLYK1 RETDELAY100:MOV R4,#7AH DLYK101:MOV R5,#20HDLYK102:DJNZ R5,DLYK102 DJNZ R4,DLYK101 RET DONE: MOV A,LDAN CJNE A,#0,DJ0 RETDJ0: MOV B,#2H MUL AB CPL A MOV R1,A MOV A,B CPL A MOV R2,A MOV T2H,R2 MOV T2D,R1 RET TIME1: MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#18H PUSH

15、ACC PUSH PSW MOV A,LDAN CLR P1.2 CJNE A,#0,TM1 SETB P1.2 SJMP TBACK TM1: CJNE A,#0,TM2 CLR TR1 SJMP TBACKTM2: MOV TH1,T2H MOV TL1,T2D SETB TR1 TBACK: POP PSW POP ACC RETITIME2: SETB P1.2 CLR TR1 RETITRANS: MOV A,LDAN MOV B,#64H DIV AB MOV DISP2,A MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB MOV DISP1,A MOV DISP0,B RETDISP: MOV R7,#4 MOV R0,#DISP3DL0: MOV A,R0MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,ADL1: JNB TI,DL1CLR TIDEC R0DJNZ R7,DL0RETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H DB 0BEH,0E0H,0FEH,0E6H,0EEH,03EH,9CH