基于單片機(jī)的調(diào)光控制器設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的調(diào)光控制器設(shè)計(jì)1 . 實(shí)驗(yàn)要求：用單片機(jī)控制一個(gè)普通燈泡的亮度， 一路開關(guān)控制普通燈泡電源的通斷， 另外兩 路開關(guān)分別控制普通燈泡亮度的增加和減小。2 .調(diào)光控制器設(shè)計(jì)思想在日常生活中，我們常常需要對(duì)燈光的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本調(diào)光控制器通過(guò)單片機(jī)控制雙向可控硅的導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)白熾燈（純阻負(fù)載）亮度的調(diào)整。雙向可控硅的特點(diǎn)是導(dǎo)通后即使觸發(fā)信號(hào)去掉，它仍將保持導(dǎo)通；當(dāng)負(fù)載電流為零（交流電壓過(guò)零點(diǎn) ） 時(shí)，它會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。所以需要在交流電的每個(gè)半波期間都要產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間的長(zhǎng)短（觸發(fā)角的大?。┚蜎Q定了燈泡的亮度。調(diào)光的實(shí)現(xiàn)方式就是在交流電源信號(hào)過(guò)零點(diǎn)后一段時(shí)間觸發(fā)雙向可控硅開關(guān)的

2、導(dǎo)通，稱這段時(shí)間為雙向可控硅的觸發(fā)角。觸發(fā)角越大，導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，可控硅導(dǎo)通的時(shí)間越短，燈的亮度就越低；反之，燈就越亮。這就要求確定交流電源同步信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)， 并以此為基礎(chǔ)， 控制觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)角的大小， 達(dá)到白熾燈亮度調(diào)節(jié)的目的。3 .實(shí)驗(yàn)過(guò)程：3.1 硬件設(shè)計(jì)3.1.1 I/O 通道的設(shè)計(jì)：（ 1）同步信號(hào)采集電路vcc100Hza、查明圖中所用元器件的參數(shù)；b、畫出圖中1、3、syn三點(diǎn)的信號(hào)波形b、畫出圖中L1 D、4兩點(diǎn)的信號(hào)波形3.1.2硬件電路部分單片機(jī)控制電路原理圖(1)設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路(2)設(shè)計(jì)上電復(fù)位電路程招阡關(guān)AOU<xAl K-HROM SCI.A2U5SSDA0V +

3、"0V0V驅(qū)動(dòng)部分一負(fù)載部分圖1調(diào)光控制器框圖(3)設(shè)計(jì)開關(guān)量信號(hào)控制電路A£>Ucc2CM SCLUSSSDA(4)電位器電壓給定及電壓采樣電路3.2畫出控制原理總圖并給出總圖中所用元器件的選型清單(清單中應(yīng)包含序號(hào)、元器件名稱、規(guī)格、單位、數(shù)量、單價(jià)、合計(jì)及總價(jià)等)本調(diào)光控制器的框圖如下：控制部分：為了便于靈活設(shè)計(jì)，選擇可多次寫入的可編程器件，本設(shè)計(jì)方案中選用的是ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)。驅(qū)動(dòng)部分： 由于驅(qū)動(dòng)的對(duì)象是交流負(fù)載， 且為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的目的， 本電路中采用了無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)元件雙向可控硅。 雙向可控硅能夠?qū)涣麟娫吹膶?dǎo)通進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)連續(xù)控

4、制，以小電流控制大電流，且動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性高。負(fù)載部分：本電路的負(fù)載是白熾燈（純阻負(fù)載）。4.軟件部分要控制的對(duì)象是50Hz 的正弦交流信號(hào)，通過(guò)同步信號(hào)檢測(cè)電路，將同步信號(hào)送至單片機(jī)的中斷口。 單片機(jī)接收到同步信號(hào)后就啟動(dòng)一個(gè)延時(shí)程序， 延時(shí)的具體時(shí)間由按鍵來(lái)改變。 延時(shí)結(jié)束后， 單片機(jī)立即產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。 觸發(fā)信號(hào)可使可控硅導(dǎo)通，電流經(jīng)過(guò)可控硅流過(guò)白熾燈，使燈發(fā)光。延時(shí)越長(zhǎng)，亮的時(shí)間就越短， 燈的亮度越暗。 由于延時(shí)的長(zhǎng)短是由按鍵決定的， 所以實(shí)際上就是按鍵控制了光的強(qiáng)弱。理論上講，延時(shí)時(shí)間應(yīng)該可以是 010ms內(nèi)的任意值。在程序中，將一個(gè)周期均分成N 等份，每次按鍵只需要去改變其等份

5、數(shù)，在這里， N 越大越好，但由于受到單片機(jī)本身的限制和基于實(shí)際必要性的考慮，只需要分成大約 100份左右即可，實(shí)際采用的值是95?？煽毓璧挠|發(fā)脈沖寬度要根據(jù)具體的光耦結(jié)合示波器觀察而定， 在本設(shè)計(jì)中取20艘 程序中使用T1來(lái)控制這個(gè)時(shí)間。對(duì)兩個(gè)調(diào)光按鍵的處理的方式是：短按只調(diào)整一個(gè)臺(tái)階，長(zhǎng)按可以連續(xù)調(diào)整。4.1 軟件設(shè)計(jì)：（ 1）電位器電壓給定及電壓采樣（ 2）開關(guān)量（I/O 端口）輸入輸出（ 3）定時(shí)器結(jié)構(gòu)定義及延時(shí)（ 4）觸發(fā)脈沖產(chǎn)生（ 5）單片機(jī)中斷及定時(shí)器初始化（ 6）中斷子程序（ 7）主程序4.2 交流電源同步信號(hào)交流電源同步信號(hào)的產(chǎn)生如圖 2 電路所示， 圖中的同步信號(hào)就是我們需

6、要的交流電壓過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。各部分波形如圖 3 所示。圖中整流后波形中的水平虛線表示光藕P52l 輸入二極管的門限電壓。 P521 是TLP521 的簡(jiǎn)稱，下圖是其引腳圖。引腳圖中器件名的后綴“-1”表示包含一組光藕。veeICOHzDFWSflKOW 火線圖2過(guò)零點(diǎn)信號(hào)（同步信號(hào)）提取電路3過(guò)零點(diǎn)信號(hào)（同步信號(hào)）波形圖圖4 P521引腳圖2、程序編寫（三）系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)4.3 單片機(jī)控制部分：主控單元以AT89C51單片機(jī)為核心，交流電壓過(guò)零點(diǎn)信號(hào)提取電路中產(chǎn)生的同步信號(hào)SYN接到AT89C51的INTO ,此信號(hào)的下降沿將使 AT89-C51產(chǎn)生中斷,以此為延時(shí)時(shí)間的起點(diǎn)三個(gè)按鍵只用于控制一路

7、燈： 一個(gè)為開關(guān)， 另外兩個(gè)分別為提高亮度和降低亮度。74HC573用于輸出控制可控硅的導(dǎo)通的觸發(fā)信號(hào)。220V 交流主電源導(dǎo)通區(qū)間、同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)的時(shí)序關(guān)系如圖 6 所示。圖中的陰影部分表示可控硅的導(dǎo)通區(qū)間， 它的大小決定了燈的亮度。 改變延時(shí)時(shí)間可改變觸發(fā)信號(hào)和同步信號(hào)的相位關(guān)系，也改變了可控硅的導(dǎo)通區(qū)間的大小，達(dá)到調(diào)光的目的。1、編寫程序流程圖初始代OM-OFF 密辰 |關(guān) R-4T0并 INTUTt中嘛麗停止TLiwm中斷將it*牌4.4驅(qū)動(dòng)單元.uhjzk 6 那一忒黑£黑雪一同步信號(hào)觸發(fā)信號(hào)圖6主電源導(dǎo)通區(qū)間、同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)時(shí)序圖9 T435-400外形圖圖7可控

8、硅主電源導(dǎo)通區(qū)間、同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)的時(shí)序圖圖中，L1_D是單片機(jī)輸出的觸發(fā)信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)光控可控硅MOC3022去驅(qū)動(dòng)可控硅T435。受控的白熾燈接在Ll和零線（圖中未畫出）之間。MOC3022是DIP-6封裝的光控可控硅。其1、2腳分別為二極管的正、負(fù)極：4、 6腳為輸出回路的兩端；3、5腳不用連接。如圖8所示iJ820J、,口530M3*8 MOC3O22弓 | 腳T435-400是可控硅，“做示主回路電流是 4A; “3限示觸發(fā)端的最大電流是35mA , 一般該端有最大電流的5 %就可保證可靠地觸發(fā)。T435-400外型圖如圖 9所示。5、硬件和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法憎1

9、59苫311iT6印亞工 PO'iA? P0招T 陽(yáng)都00 P0岫二P0印盤 rora 用飛心-/ 咫1M P2油: 皿淵1 P2樹心 P 二*Y 砌M P27M5LJMP INITORG 000BH;定時(shí)器0用于設(shè)定觸發(fā)角的大小延時(shí)LJMP TIMERORG 001BH;定時(shí)器1 用于按鍵消抖LJMP DELAY2MSORG 0030H/初始化程序INIT:MOV R3, #13H;燈光亮度級(jí)別寄存器模式斷MOV TMOD,#11HSETB ET1SETB EASETB ET0; 定時(shí)器的工作; 允許定時(shí)器1 中; 允許全局中斷; 允許計(jì)時(shí)器0 中斷MOV TH1,#0B1HMOV

10、TL1,#0E0HMOV R0,#00HMOV R1,#00HMOV R2,#00HCLR 20;定時(shí)器1 賦初; 增量鍵狀態(tài)寄存器; 減量鍵狀態(tài)寄存器; 開機(jī)鍵計(jì)數(shù); 開機(jī)狀態(tài)寄存器/主程序MAIN:JB機(jī)鍵MAIN1:JB態(tài)JB果過(guò)零點(diǎn)就開定時(shí)器0JNB鍵JNBP2.2 ,COUNTPOWER ; 判 斷 開P2.0, MAIN;判 斷開機(jī)狀P2.1,OPENTIMER ; 判斷過(guò)零點(diǎn)，如P2.3,COUNTADD ;判斷減量P2.5,COUNTDEC;跳到增量子程序LJMP MAIN/開機(jī)鍵消抖程序COUNTPOWER:SETB TR1CJNE R2,#8,MAINMOV R2,#00H

11、LJMP ONOFF/增量鍵消抖子程序COUNTADD: SETB TR1CJNE R0,#10,MAINMOV R0,#00H LJMP TURNADD/減量鍵消抖子程序COUNTDEC: SETB TR1CJNE R1,#10,MAINMOV R1,#00H LJMP TURNDEC/開機(jī)或關(guān)機(jī)ONOFF:CPL 20CPL P2.2MOV R5,#0E4HMOV R6,#0DAHMOV TH0,R6MOV TL0,R5MOV R3, #13HLJMP MAIN1/過(guò)零點(diǎn)開定時(shí)子程序OPENTIMER: SETB TR0LJMP MAIN/增量子程序TURNADD:CJNE R3,#01H

12、,TURNADD1;判斷是不是最亮級(jí)別（最高級(jí)別 1）LJMP MAINTURNADD1: DEC R3; 亮度級(jí)別加 1MOV A,R5SUBB A,#0CHMOV R5,AMOV A,R6ADD A,#2MOV R6,ALJMP MAIN/減量子程序TURNDEC:CJNE R3,#13H,TURNDEC1; 判斷是不是亮度最低級(jí)別 （最低級(jí)別 9）LJMP MAINTURNDEC1: INC R3;亮度級(jí)別加1MOV A,R5ADD A,#0CHMOV R5,AMOV A,R6SUBB A,#2MOV R6,ALJMP MAIN/定時(shí)器子程序TIMER:CLR TR0MOV TL0,R5MOV TH0,R6CLR P2.0;給晶閘管出發(fā)信號(hào)LCALL DELAY100uSSETB P2.0;關(guān)閉晶閘管出發(fā)信號(hào)RETI/100US延時(shí)程序，確保觸發(fā)信號(hào)有效 DELAY100uS: