基于單片機(jī)的照明系統(tǒng)控制

1、基于單片機(jī)的照明系統(tǒng)限制日期:課程設(shè)計(jì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的照明限制系統(tǒng)電氣信息工程學(xué)院測控系2021年7月8日指導(dǎo)教師課程題目院系專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的照明限制系統(tǒng)專業(yè)姓名學(xué)號(hào)一、任務(wù)設(shè)計(jì)一款基于AT89C51單片機(jī)室內(nèi)照明系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)八盞等一次點(diǎn)亮,即每按下一次開關(guān)就點(diǎn)亮一盞燈,八盞燈全亮后,重復(fù)操作.先用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)八盞LED燈點(diǎn)亮,再通過繼電器驅(qū)動(dòng)大功率的照明燈點(diǎn)亮.二、設(shè)計(jì)要求1用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)八盞LED燈開關(guān)限制點(diǎn)亮.2用繼電器將小功率限制轉(zhuǎn)化為大功率限制,驅(qū)動(dòng)照明燈按開關(guān)限制點(diǎn)亮.3寫出詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告.4給出全部電路和

2、源程序.三、參考資料1吳金戎,沈慶陽.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社,2002.2朱清慧.Proteus教程一一電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真M.北京：清華大學(xué)出版社；2021.3孫涵芳,徐愛卿.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:航空航天大學(xué)出版社,1996.4胡耀斌,蔣彥,朱慧玲.室內(nèi)大面積照明的節(jié)能限制研究J.電測與儀表,2007(11):32-35.5張慶雙.經(jīng)典實(shí)用電路大全M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2021.完成期限2021.629至2021.7.8指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人2012年6月29日第1章緒論？昔誤!未定義書簽.1.1LED燈介紹？昔誤!未定義書簽.1.2單片機(jī)的應(yīng)用？昔誤!未

3、定義書簽.1.3本設(shè)計(jì)任務(wù)？昔誤!未定義書簽.第2章總體方案論證與設(shè)計(jì)？昔誤!未定義書簽.2 .1LED顯示電路錯(cuò)誤!未定義書簽3 .2繼電器限制電路錯(cuò)誤!未定義書簽2.3總體硬件組成框圖？昔誤!未定義書簽.第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)？昔誤!未定義書簽.1 .1LED燈電路硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書簽3.2照明電路設(shè)計(jì)？昔誤!未定義書簽.第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)？昔誤!未定義書簽.4.1程序設(shè)計(jì)？昔誤!未定義書簽.第5章系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析？昔誤!未定義書簽.5.1使用的儀器儀表錯(cuò)誤!未定義書簽5.2系統(tǒng)調(diào)試錯(cuò)誤!未定義書簽5.3測試結(jié)果？昔誤!未定義書簽.結(jié)論？昔誤!未定義書簽.參考文獻(xiàn)？昔誤!未定義書簽

4、.附錄1程序錯(cuò)誤!未定義書簽附錄2仿真效果圖錯(cuò)誤!未定義書簽確1章緒論隨著電子技術(shù)的飛速開展,以單片機(jī)為根底的限制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè),農(nóng)業(yè),交通,樓宇等領(lǐng)域,微型計(jì)算機(jī)作為限制系統(tǒng)的主體和核心已經(jīng)逐步代替了傳統(tǒng)限制系統(tǒng)的常規(guī)電路.單片機(jī)技術(shù)的開展與成熟,也為基于單片機(jī)的照明限制系統(tǒng)的普及與應(yīng)用奠定了根底.1.1LED 燈介紹LED(LightEmit11ngDiode),發(fā)光二極管,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件,它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光.LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片,晶片的一端附在一個(gè)支架上,一端是負(fù)極,另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來.半導(dǎo)體晶片由兩局部組成,一局部是P型半導(dǎo)

5、體,在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體,在這邊主要是電子.但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié).當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候,電子就會(huì)被推向P區(qū),在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合,然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理.而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結(jié)的材料決定的.本次課程設(shè)計(jì)使用的是小功率的發(fā)光二級(jí)管.1.2 單片機(jī)的應(yīng)用由于單片機(jī)技術(shù)的不斷開展,目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域,小到居民生活大到國家生產(chǎn)幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡.導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的限制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)限制和數(shù)據(jù)處理,

6、廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的平安保證系統(tǒng),錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的限制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都是利用開單片機(jī)電路進(jìn)行限制實(shí)現(xiàn)的.本次課程設(shè)計(jì)只用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)照明電路.1.1.1單片機(jī)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮LED燈通過上述對LED等的介紹,LED燈屬于小功率的器件,所以其用的驅(qū)動(dòng)電壓小、功率低,故能用單片機(jī)接小電壓直接驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮.因此這里沒有復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路.1.2.2驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮照明電路作為照明燈,必須使用功率較大的器件,才能到達(dá)照明的目的,但單片機(jī)出的功率小故不能直接驅(qū)動(dòng)電路照明燈泡,所以必須加繼電器作為開關(guān)、12V交流電源以及三極管放大電流.用單片機(jī)將三極管導(dǎo)通,三極管產(chǎn)生的大電流用

7、來驅(qū)動(dòng)繼電器,繼電器工作使照明電路導(dǎo)通,從而到達(dá)點(diǎn)亮燈泡的作用.1.3 本設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)任務(wù)為實(shí)現(xiàn)開關(guān)限制八盞LED等依次點(diǎn)亮,進(jìn)而限制八盞照明燈依次點(diǎn)亮.次任務(wù)雖然簡單明了、操作方便、以實(shí)現(xiàn),但其不失為居家照明用燈的一種照明電路.當(dāng)然現(xiàn)行市場節(jié)能環(huán)保,功能全面的照明電路舉不勝舉,但簡單的小電路照明系統(tǒng)任占有它的一席之地.不及如此,通過此次對任務(wù)的設(shè)計(jì),不僅從中學(xué)到了一些知識(shí),也充分把理論與實(shí)踐結(jié)合起來,做到學(xué)以致用.本研究即以AT89C51單片機(jī)為核心,采用單片機(jī)直接限制小功率的LED燈,用繼電器作為開關(guān)限制大功率的照明燈泡.第2章總體方案論證與設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51為照明電路限

8、制中央,系統(tǒng)主要包括LED顯示電路、繼電器限制電路、按鍵電路等.下面對各模塊的設(shè)計(jì)逐一進(jìn)行論證比擬.2.1LED 顯示電路由于二極管只能從正向?qū)?所以可以采用單片機(jī)輸出高電平點(diǎn)或單片機(jī)輸出低電平點(diǎn)亮.方案一:單片機(jī)輸出高電平點(diǎn)亮,將每一個(gè)LED發(fā)光管的正端接至單片機(jī)的一個(gè)I/O口,另一端通過電阻接地.這種方法可以直接驅(qū)動(dòng)LED,原理簡單,驅(qū)動(dòng)水平強(qiáng),LED的亮度也可以通過限流電阻調(diào)節(jié),非常方便,雖然此種方法太浪費(fèi)單片機(jī)的I/O,但在本設(shè)計(jì)可以使用.方案二：單片機(jī)輸出低電平點(diǎn)亮,將每一個(gè)LED發(fā)光管的正端通過電阻接一個(gè)5V的電源,LED發(fā)光管的另一腳接I/O,當(dāng)I/O為低電平時(shí),點(diǎn)亮LED燈.

9、該方法占用單片機(jī)的資源與方案一相同.比擬以上兩種方案,由于單片機(jī)上電后各個(gè)口都處于高電平,這樣不利于單片機(jī)輸出高電平點(diǎn)亮,應(yīng)選取方案二.2.1繼電器限制電路繼電器限制照明電路與LED燈的點(diǎn)亮方式相同,故采用與LED現(xiàn)實(shí)電路相同的限制方式,這里不再論述.2.2總體硬件組成框圖電器限制照明電路、開關(guān)限制電路?第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為使該模塊化LED顯示屏限制系統(tǒng)具有更加方便和靈活性,我們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計(jì).硬件電路包括LED燈電路、照明電路、開關(guān)限制電路等三大模塊.3.1LED 燈電路硬件設(shè)計(jì)LED燈電路模塊是實(shí)現(xiàn)照明電路的根底局部,LED燈的工作方式直接關(guān)系到照明電路的工作方式、功能實(shí)現(xiàn)程度等

10、.本次設(shè)計(jì)中LED的驅(qū)動(dòng)是采用單片機(jī)直接設(shè)置各個(gè)口的上下電平來限制LED燈的亮滅.3.1 .1各口輸出電平方式開關(guān)前九次依次按下后輸出電平結(jié)果,其真值表如表3-1所示表3-1LED燈驅(qū)動(dòng)電平開關(guān)按下次數(shù)電平輸出方式 P2.7P2.0亮燈個(gè)數(shù)1111111101211111100231111100034111100004511100000561100000067100000007800000000891111111013.2 .2LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)LED燈接小電壓采用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng),原理圖如圖3-1所示圖 3-1LED 驅(qū)如圖3-18盞LED依次接到單片機(jī)89c51的P2口上,正向端通過1K電

11、阻接到5V電壓上.通過P2口輸出的上下電平,使LED發(fā)光.3.2照明電路設(shè)計(jì)單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)功率較大的照明電路,這里必須采用繼電器限制電路來實(shí)現(xiàn)小電路向大電流的轉(zhuǎn)換.3.2.1繼電器工作原理繼電器是一種電限制器件.它具有限制系統(tǒng)又稱輸入回路和被限制系統(tǒng)又稱輸出回路之間的互動(dòng)關(guān)系.通常應(yīng)用于自動(dòng)化的限制電路中,它實(shí)際上是用小電流去限制大電流運(yùn)作的一種自動(dòng)開關(guān).故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、 安全保護(hù)、 轉(zhuǎn)換電路等作用.其電路圖和Proteus中的圖如圖3-2所示.圖 3-2nDIDQloIEMLicK%注*11fl1ils低壓電懣低壓電懣pj.irxipzaWTI口jamnfFF3.7TIT.Iif

12、iCSI銜鐵電磁繼電器觸點(diǎn)銜鐵電磁繼電器觸點(diǎn)電磁鐵電磁鐵3.2.2照明電路工作電路圖照明燈泡使用繼電器作為開關(guān)驅(qū)動(dòng)照明電路.三極管為使繼電器工作股接在繼電器的限制端.由于單片機(jī)輸出的是低電平信號(hào)有效股選用PNP型三極管,當(dāng)單片機(jī)輸出低電平是三極管導(dǎo)通,電流流入繼電器,使繼電器工作,從而限制照明電路的亮滅,其電路連接圖如圖3-3所示：圖 3-3 照明電路第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件是該照明電路限制系統(tǒng)按要求工作的重要組成局部,故程序的正確度直接決定功能的可實(shí)現(xiàn)性.這里用Kei1c遍寫C程序,運(yùn)行后生產(chǎn)hex文件,將hex文件拷入模擬單片機(jī)中,使單片機(jī)工作.4.1 程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中單片機(jī)89c51的主

13、要功能就是實(shí)現(xiàn)八盞LED燈和照明燈的按鍵點(diǎn)亮限制功能.程序?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)同時(shí)點(diǎn)亮LED燈和照明燈,將猜用P0口和P2口同步執(zhí)行相同的程序,再加以判斷開關(guān)程序,即先判斷開關(guān)是否閉合,假設(shè)閉合執(zhí)行5ms延時(shí)后再判斷,假設(shè)任處于閉合這說明開關(guān)閉合.其主程序流程如圖圖 4-14-1所示.第5章系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析5.1使用的儀器儀表數(shù)字萬用表DT9203單片機(jī)仿真器WAVE6000燒寫器GF2100微機(jī)聯(lián)想Y4505.2 系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大局部： 硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào).由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在驅(qū)動(dòng)LED燈和照明燈兩種電路,所以分別對兩種電路逐級(jí)測試：LED驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮的調(diào)試

14、,照明電路的驅(qū)動(dòng)調(diào)試,最后將這兩個(gè)模塊組合后進(jìn)行整體測試.5.2.1硬件調(diào)試對各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試,主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能.5.2. 2軟件調(diào)試軟件調(diào)t采用keilc軟件及微機(jī),將編好的程序進(jìn)行調(diào)試,主要是檢查語法錯(cuò)誤和生產(chǎn)hex文件.1 .2.3硬件軟件聯(lián)調(diào)將調(diào)試好的硬件和軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào),把生成的hex文件拷入硬件電路的單片機(jī)中,主要調(diào)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能.5 .3測試結(jié)果此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果較好,八盞LED燈和照明燈能實(shí)現(xiàn)根據(jù)開關(guān)按鍵每按下依次亮一盞的預(yù)期功能.LDE燈和照明燈由于采用相同的程序,故其也能達(dá)到同步電路的目的.因此根本實(shí)現(xiàn)了要求的功能.針對傳統(tǒng)照明電路一個(gè)開關(guān)限制一盞燈

15、的模式,本設(shè)計(jì)用單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)一個(gè)開關(guān)對多盞燈的限制,即實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用,也一改傳統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了照明電路的靈活限制.系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)為核心,采用串口直接驅(qū)動(dòng)LED燈,用繼電器作模擬開關(guān)間接驅(qū)動(dòng)照明電路技術(shù),實(shí)現(xiàn)了八盞燈的開關(guān)限制連續(xù)點(diǎn)鳧0通過對課題的研究與操作,不僅實(shí)現(xiàn)了課題任務(wù)要求,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能,更重要的是在完成設(shè)計(jì)時(shí),我們充分利用了proteus軟件和keilc軟件,使我們對這兩款軟件有了初步的熟悉和學(xué)習(xí),也使我們大體了解了模擬電路的設(shè)計(jì)流程,這將會(huì)對今后的學(xué)習(xí)大有幫助.通過軟硬件白仿真調(diào)試,實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的根本功能：八盞照明燈和LED燈都由開關(guān)限制,每按一下開關(guān)便亮一盞

16、燈,當(dāng)八盞等全亮后繼續(xù)重復(fù)點(diǎn)亮.當(dāng)然如果將系統(tǒng)電路及軟件稍加修改,其功能不僅如此,那將會(huì)實(shí)現(xiàn)更多的功能,在實(shí)際中也將會(huì)更加有利用價(jià)值.1吳金戎,沈慶陽.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社,2002.2朱清慧.Proteus教程一一電子線路設(shè)計(jì)、 制版與仿真M.北京： 清華大學(xué)出版社,2008.3孫涵芳,徐愛卿.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：航空航天大學(xué)出版社,1996.4胡耀斌,蔣彥,朱慧玲.室內(nèi)大面積照明的節(jié)能限制研究J.電測與儀表,2007(11):3235.5張慶雙.經(jīng)典實(shí)用電路大全M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.6張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:高等教育出版社,2003

17、:160-190.7馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2008.#include#defineucharunsignedchar?f(flag=2)P2=0 xfc;P3=0 x?附錄1程序e;P3=0 xfe;fc;if(f1ag=3)P2=0 xf8;P3=0 xf8;if(flag=4)P2=Oxf0;P3=0 xf0;?f(flag=5)P2=0 xe0;P3=0 xe0;if(flag=6)P2=0 xcO;P3=0 xc0;if(flag=7)P2=0 x80;P3=0 x80;?if(flag=8)P2=0 x00;P3=0 x00;if(f1a

18、g=9)P2=0 xfe;P3=0 xfe;flag=1;flag+;?f(flag=0)P2=0 xff;P3=0 xff;if(flag=l)P2=0 xfsbitkey=P1A0;ucharf1ag;voiddelay(uchardly)uchari,j;for(i=255;i0;i-);for(j=d1y;j0;j-);voidmain()whi1e(1)?if(key=0)delay(5);if(key=0)?whi1e(!key);附錄2仿真效果圖“u1rlKrk1rlKrkM.M.T T5.KS-5.KS- .3*T.3*TW2妥一馬事ESHESH: :EKUEKUw#:HM-,HM-,b-b-mirmirv-v-總量營工2i33U3M3U3Mz: