簡(jiǎn)單的灰度控制,單片機(jī)

1、常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程 光電電路課程設(shè)計(jì) 題目 閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器 系 別 物理與電子工程學(xué)院 年 級(jí) 10級(jí) 專 業(yè) 光電信息工程 班 級(jí) 1班 學(xué) 號(hào) 050310127 學(xué)生姓名 姚 剛 指導(dǎo)教師 徐 競(jìng) 職 稱 講師 設(shè)計(jì)時(shí)間 2013.4.15 2013.4.25 目 錄一 題目要求與方案論證1 1.1閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器1 1.2題目要求1 1.3 方案論證1二 電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)62.1電源變換電路62.2光控電路62.3負(fù)脈沖產(chǎn)生器62.4長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器82.5負(fù)脈沖產(chǎn)生器9三 結(jié)果與分析103.1 閱報(bào)亭照明燈的仿真分析10四 總結(jié)與體會(huì)14參考文獻(xiàn)

2、15引言隨著現(xiàn)代文明城市的建設(shè)，大街小巷出現(xiàn)了越來(lái)越多的閱報(bào)亭，來(lái)方便過(guò)路的人們的閱讀獲取信息。這是文明城市建設(shè)的一種標(biāo)志。閱報(bào)亭作為一種信息傳播途徑，在現(xiàn)代文明社會(huì)是相當(dāng)普遍的。人們可以通過(guò)閱報(bào)亭閱讀報(bào)紙或其他書(shū)籍。為了便于人們?cè)谕砩弦材軌蛳癜滋煲粯油ㄟ^(guò)閱報(bào)亭進(jìn)行閱讀，所以現(xiàn)在的閱報(bào)亭的燈都是帶有相應(yīng)的定時(shí)功能的。晚上沒(méi)人在閱報(bào)亭附近的時(shí)候，閱報(bào)亭的燈是不亮的。而當(dāng)有人來(lái)到閱報(bào)亭的附近的時(shí)候，閱報(bào)亭的燈就會(huì)變亮產(chǎn)生亮光，人們就能夠通過(guò)亮光來(lái)進(jìn)行閱讀。如果人站在閱報(bào)亭不走的話，燈是會(huì)一直保持亮著的，但是當(dāng)人走了一段時(shí)間的時(shí)候，燈持續(xù)亮了一會(huì)兒之后，照明燈內(nèi)部電路是帶有定時(shí)功能的，等到定時(shí)結(jié)束后

3、，燈就會(huì)自動(dòng)熄滅。這樣避免了閱報(bào)亭沒(méi)人的時(shí)候，燈持續(xù)亮著造成資源的浪費(fèi)。在如今資源緊張的社會(huì)，這種現(xiàn)象應(yīng)盡量避免。若在電路中加了一個(gè)定時(shí)功能，就可以達(dá)到節(jié)約能源的目的。這是社會(huì)如今非常提倡的一種做法。這樣就對(duì)閱報(bào)亭的照明燈進(jìn)行了智能化。這種定時(shí)控制的思路是可以用于其他類似方面。本次課程設(shè)計(jì)我們就通過(guò)multisim軟件來(lái)模擬閱報(bào)亭照明燈的內(nèi)部原理電路，并根據(jù)電路進(jìn)行相應(yīng)的電路分析。XVI一 題目要求與方案論證1.1閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器 閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器能夠在夜晚實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)的作用，實(shí)現(xiàn)照明燈的自動(dòng)化與智能化。1.2題目要求 能在夜幕來(lái)臨時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮，約定時(shí)3-4個(gè)小時(shí)，半夜無(wú)人時(shí)又能自動(dòng)

4、關(guān)閉。它由電源電路、光控電路、負(fù)脈沖產(chǎn)生器、長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器等部分組成。光控電路有光敏電阻器及時(shí)基電路A1等組成。白天外界自然光線較強(qiáng)，RL呈低電阻，夜幕來(lái)臨時(shí)，RL光照減弱，電阻值變大。1.3 方案論證本課程設(shè)計(jì)采用光敏電阻作為光信號(hào)輸入元件，由555定時(shí)器組成電平觸發(fā)電路和定時(shí)電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)白天和黑夜的檢測(cè)，及控制照明電路。 220V交流轉(zhuǎn)12V電壓變換電路光控電路負(fù)脈沖產(chǎn)生器長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器照明及指示電路 系統(tǒng)整體框圖模塊光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變

5、化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見(jiàn)光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá)110M歐,在強(qiáng)光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見(jiàn)光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。 圖1555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振

6、蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器C1同相比較端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為和。C1和C2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過(guò)時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管截止。 是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開(kāi)路或接。

7、 Vco是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01的電容器到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。圖2 555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端。3腳：輸出端Vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若

8、此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為的情況下，555時(shí)基電路的功能表如表示。清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Q放電管T功能0××0導(dǎo)通直接清零101x保持上一狀態(tài)保持上一狀態(tài)1101截止置11001截止置11110導(dǎo)通清零表1 555定時(shí)器的功

9、能表由555組成的施密特觸發(fā)器當(dāng)Vi=0時(shí)，由于V11=V12=Vi=0,電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；則Vi=1，當(dāng)Vi繼續(xù)上升，但在未達(dá)到2/3Vcc以前，VO=1不會(huì)變。當(dāng)Vi升高到2/3Vcc時(shí)，電壓比較器C1輸出低電平，C2輸出高電平；基本RS觸發(fā)器被置“0”態(tài)；則VO=0，此后，Vi繼續(xù)上升到Vcc，然后再降低，但在降低未達(dá)到1/3Vcc以前，VO=0的狀態(tài)同樣也不會(huì)改變。當(dāng)Vi下降到1/3Vcc時(shí)，電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；則VO=1，此后，vi繼續(xù)下降到0，然后再上升，但在未達(dá)到2/3Vcc以前

10、，VO=1的狀態(tài)不會(huì)改變。圖3 555組成的施密特觸發(fā)器由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖4用555 定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路如圖2 . 2 所示。這種觸發(fā)器具有兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)輸入端，可以用高電平觸發(fā)，也可以用低電平觸發(fā)。555 定時(shí)器的2 端為觸發(fā)信號(hào)的輸入端， 6 端和7 端并聯(lián)后，連接到電阻電容的串聯(lián)點(diǎn)，構(gòu)成電容， 電阻充放電定時(shí)電路結(jié)構(gòu)。555 定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)電路由輸入脈沖信號(hào)的下降沿觸發(fā)，使其輸出狀態(tài)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，另外，在暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程結(jié)束前，必須恢復(fù)為l ， 否則電路內(nèi)的RS 觸發(fā)器為不確定狀態(tài)，輸出不能維持。狀態(tài)。因此這種單穩(wěn)態(tài)電路只能用負(fù)窄脈沖觸發(fā)。如果輸入脈寬大于輸出脈寬，則輸入端

11、可加RC 微分電路，使輸入脈寬變窄。其輸出時(shí)間為tw=RC1n31.1RC 二 電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖5閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器設(shè)計(jì)電路圖閱報(bào)亭照明燈自動(dòng)定時(shí)器電路由電源電路、光控電路、負(fù)脈沖產(chǎn)生器、長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器等部分組成。2.1電源變換電路圖6電源變換電路主要由變壓器及橋式整流濾波電路組成。變壓器T1將220V交流電轉(zhuǎn)換為最大值為12V左右的交流電。交流電進(jìn)過(guò)D1、D4、D5、D6組成的單相橋式整流電路后變?yōu)檎蚪涣麟?，在?jīng)過(guò)電容C5濾波后，輸出12V直流電，通過(guò)12V穩(wěn)壓二極管使電壓更穩(wěn)定，紋波更小，驅(qū)動(dòng)能力增強(qiáng)。2.2光控電路圖7光控電路由光敏電阻器R1電位器R2構(gòu)成。光敏電阻在有光照條件下

12、電阻較小，一般為十幾千毆，無(wú)光照時(shí)，阻值可達(dá)幾兆毆，通過(guò)阻值變化可使R1的兩端電壓產(chǎn)生較大的變化，從而可區(qū)別白天還是黑夜。2. 3負(fù)脈沖產(chǎn)生器 圖8負(fù)脈沖電路產(chǎn)生器由555定時(shí)器U1和三極管Q1及阻容元件R4、R5和R3組成。555定時(shí)器U1接成施密特觸發(fā)器，白天外界自然光線較強(qiáng)，R1呈現(xiàn)低電阻，時(shí)基電路的2、6兩腳為高電平，大于2/3 VCC，處于復(fù)位狀態(tài)，輸出端OUT輸出為高電平，夜幕來(lái)臨時(shí)，R1光照減弱，電阻值變大，使U1觸發(fā)端電平降低，當(dāng)?shù)陀?/3VDD ，U1復(fù)位，輸出端跳變高電平，經(jīng)C3和R5微分變成正脈沖信號(hào)。2. 4長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器圖9長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)器由時(shí)基電路U2、三極管Q2、二極管

13、D3及R6和C4組成。當(dāng)有正脈沖信號(hào)后，Q1瞬間導(dǎo)通，其集電極產(chǎn)生負(fù)跳變，即向Q2的觸發(fā)端輸入一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，U2就由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)進(jìn)入暫態(tài)，3腳輸出高電平。定時(shí)開(kāi)始后正電源通過(guò)電位器R6向電容C4充電，由于在C4兩端并接了一只三極管Q2，Q2在這里起倍增作用，相當(dāng)于將電容C4的容量增大了倍，即電路的暫態(tài)時(shí)間由原來(lái)的倍，若值為100的話，定時(shí)時(shí)間就擴(kuò)大為原來(lái)的100倍，從而使定時(shí)時(shí)間大大延長(zhǎng)，微調(diào)R6可獲得長(zhǎng)至35h的定時(shí)。暫態(tài)結(jié)束后，U2翻回穩(wěn)態(tài)，3腳跳變?yōu)榈碗娖剑琇ED1燈亮，LED2滅，K釋放，燈X1關(guān)閉，從而達(dá)到半夜自動(dòng)關(guān)燈的目的。二極管D3主要對(duì)Q2起溫度補(bǔ)償作用。2. 5照明及指示電路

14、圖10照明指示電路主要由LED1，LED2，繼電器和電燈組成。當(dāng)在白天時(shí)定時(shí)器U2輸出低電平，待機(jī)指示燈LED1點(diǎn)亮，黑夜時(shí)定時(shí)器U2輸出高電平，LED1熄滅，定時(shí)指示燈，LED2點(diǎn)亮，繼電器K吸合，觸點(diǎn)閉合，照明燈X1通電發(fā)光。2. 6其他R3與C1組成干擾脈沖吸收電路，可防止因短暫光線干擾電路的正常工作。R2是電路的光控靈敏度調(diào)節(jié)電位器，調(diào)R2可使電燈在需要開(kāi)燈時(shí)才點(diǎn)亮。三 結(jié)果與分析3.1 閱報(bào)亭照明燈的實(shí)現(xiàn)（將設(shè)計(jì)的結(jié)果貼出來(lái)，或者描述出來(lái)，進(jìn)行相關(guān)分析，比如是否能實(shí)現(xiàn)題目的要求，如果不能實(shí)現(xiàn)，則問(wèn)題出在哪里。結(jié)果能否出現(xiàn)，是否完美，是什么問(wèn)題引起的，有什么措施可以改進(jìn)結(jié)果等等） 3.

15、2波形發(fā)生與計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果：白天時(shí)：待機(jī)指示燈LED1亮，電燈不亮。圖11黑夜時(shí)：LED2亮，電燈亮。圖12圖13 圖13是定時(shí)器555U1組成的施密特觸發(fā)器的輸入電壓（橘黃色）和觸發(fā)器輸出電壓的波形。可以看出當(dāng)U1的輸入電壓小于時(shí)，觸發(fā)器輸出電平輸出低電平。圖14圖14是U1輸出的高電平經(jīng)過(guò)和組成的微分電路后變?yōu)檎}沖電路（紅色）。圖15圖15是從微分電路出來(lái)的正脈沖使三極管瞬時(shí)導(dǎo)通，集電極輸出為負(fù)跳變。圖16圖16是由輸出負(fù)跳變使555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作，U2輸出高電平（紅色）。圖17圖17是220V電源轉(zhuǎn)直流電路，輸出12V電壓 四 總結(jié)與體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)，使我深入地掌握

16、了有關(guān)電路設(shè)計(jì)和單片機(jī)方面的知識(shí)，還有就是編寫(xiě)程序。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，將書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，學(xué)會(huì)了一些電子電路仿真設(shè)計(jì)能力,雖然過(guò)程中遇到了一些困難，但是在解決這些問(wèn)題的過(guò)程無(wú)疑也是對(duì)自己自身專業(yè)素質(zhì)的一種提高與肯定。此次設(shè)計(jì)不僅增強(qiáng)了自己在專業(yè)設(shè)計(jì)方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養(yǎng)。這次課程設(shè)計(jì)還使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)

17、計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計(jì)，是以學(xué)生自己動(dòng)手動(dòng)腦，并親手設(shè)計(jì)、制作、組裝與調(diào)試為特色的。它將基本技能訓(xùn)練，基本工藝知識(shí)和創(chuàng)新啟蒙有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，。作為信息時(shí)代的大學(xué)生，僅會(huì)書(shū)本理論是不夠的，基本的動(dòng)手能力是一切工作和創(chuàng)造的基礎(chǔ)和必要條件。 通過(guò)兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，使我對(duì)電子工藝的理論有了更深的了解。了解到了焊普通元件與電路元件的技巧。這些知識(shí)不僅在課堂上有效，在日常生活中更是有著現(xiàn)實(shí)意義，也對(duì)自己的動(dòng)手能力是個(gè)很大的鍛煉。在實(shí)習(xí)中，我鍛煉了自己動(dòng)手能力，提高了自己解決問(wèn)題的能力。通過(guò)本次實(shí)習(xí)培養(yǎng)了我理論聯(lián)系

18、實(shí)際的能力，提高了我分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了獨(dú)立工作的能力。當(dāng)然在這次實(shí)驗(yàn)中我們遇到了不少的問(wèn)題，最終一一解決了遇到的問(wèn)題。在我們遇到不懂的問(wèn)題時(shí)，利用網(wǎng)上和圖書(shū)館的資源，搜索查找得到需要的信息。和隊(duì)友之間相互討論，明白了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。這次的制作也讓我們感受到，我們?cè)陔娮臃矫鎸W(xué)到的只是很小的一部分知識(shí)，我們需要更多的時(shí)間來(lái)自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。 另外在這次實(shí)習(xí)過(guò)程中葉感覺(jué)到了自己的不足：在焊接電路板時(shí)元器件拜訪不大合理，占用了過(guò)大的空間，我會(huì)慢慢改變的。課程設(shè)計(jì)完成后有一種無(wú)法言喻的成就感，這就激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。采用AT89C51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。參考文獻(xiàn)