畢業(yè)論文智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于單片機(jī)的智能臺(tái)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近年來，隨著科技的進(jìn)步，能源問題同益成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸。電力作為 一種方便的能源廣泛應(yīng)用于我們的生活的各個(gè)方面，于是電能的節(jié)能變得尤為重要了。 通過科學(xué)研究發(fā)明節(jié)能的用電器是一種節(jié)約能源的方式。同時(shí)家用照明設(shè)計(jì)也可以從控 制方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能，人們可以根拯自己不同時(shí)間的不同需要來調(diào)節(jié)燈光的亮度來實(shí)現(xiàn)節(jié)約 電能的目的。木文提出了一種對家用白熾燈亮度調(diào)節(jié)控制的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過單片機(jī)的內(nèi)部運(yùn)算， 通過單片機(jī)的輸岀對可控硅的導(dǎo)通角進(jìn)行控制，電路實(shí)現(xiàn)的是觸摸開關(guān)臺(tái)燈，觸摸調(diào)光 的功能。本設(shè)計(jì)為無級(jí)調(diào)光，即級(jí)數(shù)為六十級(jí)，人休每觸摸一次觸電，燈光的

2、強(qiáng)度就發(fā) 生一次變化，當(dāng)觸摸次數(shù)超過60級(jí)時(shí)，臺(tái)燈關(guān)閉，再次觸摸時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)，每一次觸摸 觸點(diǎn)時(shí)燈光的變化很小，這樣能使調(diào)光的精度更高，使用時(shí)對視力的傷害也會(huì)降到最低。本文從總體架構(gòu)設(shè)想到具體邏輯設(shè)計(jì)都做了詳細(xì)的描述。使用單片機(jī)芯片加上外圍 器件，實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)脈沖產(chǎn)生、邏輯運(yùn)算輸出等操作并運(yùn)用c語言進(jìn)行代碼描述控制芯片 功能和時(shí)序邏輯。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；調(diào)光；觸摸；顯不；abstractin recent years, with the progress of science and technology, the energy issue with pe constraints become th

3、e bottleneck of economic and social development. power as a kind of convenient energy is widely applied in our all aspects of life, hence electricity saving energy to be more important. through scientific research discoveries of energy saving appliances is a way of managing the sources of energy. me

4、anwhile household lighting design can also achieve efficiency from control, people can according to their own different time different need to adjust the brightness of the light to achieve the purpose of saving energy.this paper proposes a household incandescent lamp brightness adjusting control chi

5、p design scheme, first analysis top-level module function, and its function classification refinement, assigned to different subsets of module to realize, then from bottom up the first gradually completing the triggering pulse and logic operations, zero examination, the system clock pulse module, su

6、ch as the specific design, will ultimately son modules connected to generate top-level module, will they organic union together, through the single-chip microcomputer control the size of the conduction angles, so as to control the output voltage waveform, trigger circuit using self-made touch circui

7、t, use convenient, also will moment dimming are displayed in the digital tube.this article from the general framework envisaged that the specific logical design are described in detail. using single-chip microcomputer chip plus peripheral devices, realized the triggering pulse, logic operation outpu

8、t etc operation and using c language code described and through modelsim software function simulation prove control chip functions and the correctness of the temporal logic.keywords: scm； adjustable light. touch,； display;目錄摘要iabstractii1緒論11.1研究背景11.2觸摸調(diào)光控制技術(shù)及其發(fā)展11.3論文工作及章節(jié)安排22調(diào)光電路原理42.1 可控硅工作原理42.

9、2光耦器件工作原理92.3整體結(jié)構(gòu)框圖123硬件電路設(shè)計(jì)原理133.1 單片機(jī)介紹133.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)163.3 顯示電路173.4 觸摸控制電路183.5 過零檢測電路193.6控制調(diào)光電路203.7電源電路214軟件部分設(shè)計(jì)224總休設(shè)計(jì)思路講解224.2使用開發(fā)工具224.3程序流程圖講解24結(jié)論27致謝28參考文獻(xiàn)29附錄a電路圖30附錄b程序311緒論1.1研究背景我們的祖先在很久以前就掌握了鉆木取火的技術(shù)，不僅使人類擺脫了茹毛飲血的生 存狀態(tài)，而口學(xué)會(huì)了用火來照明。當(dāng)電能這種強(qiáng)大的能源被發(fā)現(xiàn)后，人們便一直在尋找 將其轉(zhuǎn)變成光能的途徑，thomas a. edison并不是白熾

10、燈泡的發(fā)明者，但是他成功地實(shí) 現(xiàn)了白熾燈照明的實(shí)用化和商品化，使白熾燈真正成為人類可以方便使用的光源。從此 人們的照明擺脫了油燈、蠟燭的束縛，變得五彩繽紛。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求的增加，以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，片熾燈曲于其 發(fā)光效率低，能耗大，正逐漸被熒光燈、節(jié)能燈、led半導(dǎo)體等高效電光源取代，這一 點(diǎn)也許是愛迪生沒有想到的。我國的能源供應(yīng)形勢隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展也口趨緊 張，這種格局短期內(nèi)不會(huì)得到根本的改觀。照明可分為自然照明和人工照明兩大類。自然照明是指利用自然光線如陽光、月光 等自然光進(jìn)行照明的方式，這種照明方式受到自然條件、時(shí)間、地點(diǎn)的限制，存在著諸 多不便和局限。人工照明是

11、指采用化學(xué)光源或用電光源來實(shí)現(xiàn)的照明方式。電光源發(fā)展 到今天，己經(jīng)成為人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)中不可缺少的重要部分。全世界目前有6000多 種不同的電光源。它的應(yīng)用己深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、.醫(yī)學(xué)、科研、國防及人類生 活的各個(gè)領(lǐng)域。從發(fā)光原理的不同可分為三類：熱致發(fā)光電光源，氣體發(fā)光電光源，固 體發(fā)光屯光源。熱致發(fā)光電光源主耍是指普通白熾燈以及其衍生產(chǎn)品鹵磚燈。它們的特 點(diǎn)是顯色性好、光色接近13光，照明和視覺效果較佳。另外結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，體積 也很小。以上這些優(yōu)點(diǎn)使得白熾燈成為室內(nèi)照明和應(yīng)急照明的理想選擇。它的缺點(diǎn)是發(fā) 光效率低，只有11%左右，而其余的能量則以熱的形式消耗掉。在“綠色照明一被

12、越來 越重視的今天，口熾燈這種“第一代電光源”的主導(dǎo)地位己漸式微，逐漸被其他節(jié)能 型電光源所取代。本設(shè)計(jì)使用的是以白熾燈作為發(fā)光器件，所以電力資源對人們非常垂耍，在自覺節(jié) 約用電的同時(shí)，也要盡可能的改善自c身邊的用電設(shè)置，這樣才能在根本上解決問題， 使電能得到更加合理的利用。1.2觸摸調(diào)光控制技術(shù)及其發(fā)展20世紀(jì)中期，調(diào)光控制技術(shù)還停留在僅通過電阻或口耦變壓器來實(shí)現(xiàn)，但是到60 年代初，國際上開始出現(xiàn)可控硅期間，使調(diào)光控制技術(shù)發(fā)生革命性的變化，從此調(diào)光控 制由機(jī)械控制轉(zhuǎn)向了電子和芯片控制。我國從70年代初推廣可控硅調(diào)光器，并不斷改 進(jìn)提高，沿用至今。對于現(xiàn)行主流的調(diào)光系統(tǒng)，強(qiáng)電部分大多還運(yùn)用s

13、cr斬波調(diào)壓技 術(shù)，在加諸多的電磁兼容措施：弱電控制部分則有了長足的發(fā)展。盡管現(xiàn)在調(diào)光領(lǐng)域計(jì) 算機(jī)和單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)全面普及，但是很多調(diào)光設(shè)備是采用51內(nèi)核單片機(jī)作為控制芯 片，其低速度和外圍接口難擴(kuò)展性已經(jīng)成為新一代調(diào)光技術(shù)發(fā)展的瓶頸。隨著半導(dǎo)體技 術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用超大規(guī)模專用集成電路替代51內(nèi)核單片機(jī)成為現(xiàn)實(shí)，從而推動(dòng)調(diào) 光控制技術(shù)乂向前邁進(jìn)了一大步。對于調(diào)光控制的精度要求很高的設(shè)備，目前主流的調(diào) 光技術(shù)是采用高性能的arm9內(nèi)核的32位atmel單片機(jī)作為總控制芯片，并且運(yùn)行 可靠性和實(shí)時(shí)性的arm linux操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)光控制，采用高速的altera公司fpga 芯片作為燈光電壓導(dǎo)通

14、角控制的核心，可以實(shí)現(xiàn)2048等分的導(dǎo)通角控制。能夠感應(yīng)人體觸摸的開關(guān)多年前就己出現(xiàn)，這種開關(guān)具有多種優(yōu)點(diǎn)，最突出的一個(gè) 便是能夠防塵和防潮，避免開關(guān)受損或毀壞。這些年來，人體的許多特性都被應(yīng)用在觸 摸感應(yīng)開關(guān)，包描電阻特性、無線電接收特性和溫度特性，然而，觸摸感應(yīng)燈利用的則 是人體電容特性。電容指一個(gè)物體能夠容納多少電了。將電燈放在桌了上時(shí)，它就有一 定的電容。這表示如果一個(gè)電路向電燈輸送電子，燈便會(huì)接納一部分，使自己“填滿”。 當(dāng)觸摸時(shí)人的身體增加了它的電容，這樣人體和電燈便會(huì)吸收更多的電子。而調(diào)光控制 芯片的電路可以檢測出這一信號(hào)的變化，然后將這一變化送到芯片的內(nèi)部電路，經(jīng)過電 路的運(yùn)算

15、最終輸岀的信號(hào)來完成對燈光的亮度的調(diào)節(jié)控制功能。調(diào)光技術(shù)發(fā)展的新趨勢是運(yùn)用igbt技術(shù)進(jìn)行正弦波調(diào)光，這種方式調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)是 避免了傳統(tǒng)開關(guān)轉(zhuǎn)換的影響，消除了諧波電流和無功功率。但是igbt作的可靠性、散 熱和成本等關(guān)鍵問題還需要解決。1.3論文工作及章節(jié)安排木文的主要任務(wù)就是對觸摸調(diào)光控制芯片的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，包括內(nèi)部數(shù)字電路部分的 設(shè)計(jì)和外部端口的模擬電路設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)本文的既定目標(biāo)，主要需要解決以下兒個(gè)問 題：1、觸摸模塊設(shè)計(jì)：外界對觸摸端e1觸摸后經(jīng)過這一模塊后的信號(hào)將影響最終芯片 的輸岀，觸摸一次輸出端會(huì)產(chǎn)生某一占空比的脈沖信號(hào)，然后再觸摸就會(huì)改變輸出端的 脈沖信號(hào)的占空比，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光的

16、目的。2、工頻信號(hào)模塊設(shè)計(jì)：電燈要在市電下工作，其電路就要與市電同步，通常是在 市電電壓通過零點(diǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)同步的，因此就需要工頻信號(hào)模塊來輔助電路來檢測過零點(diǎn)。3、觸摸脈沖產(chǎn)生模塊：外界的每次觸摸經(jīng)過觸摸模塊后的信號(hào)送到觸摸脈沖產(chǎn)生 模塊，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號(hào)，這一信號(hào)被送到邏輯運(yùn)算模塊參與運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果 就是最終的輸出端脈沖信號(hào)。4、邏輯運(yùn)算模塊：在脈沖產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的止脈沖信號(hào)的參與下，通過對芯片數(shù)據(jù) 選擇端的選擇不同會(huì)產(chǎn)生五種不同的工作模式，這五種模式都是經(jīng)過邏輯運(yùn)算模塊的運(yùn) 算而產(chǎn)生的。5、設(shè)計(jì)的c語言程序代碼，并通過keil軟件對代碼仿真及系統(tǒng)仿真驗(yàn)證觸摸調(diào)光 控制的功能實(shí)現(xiàn)情況。全文

17、總共分為六章：第一章緒論，介紹了調(diào)光控制技術(shù)的發(fā)展并分析了觸摸調(diào)光控制技術(shù)，最后確定了 木文重點(diǎn)需要解決的問題。笫二章研究概述了一些相關(guān)知識(shí)，包描芯片外圍電路需要用到的雙向可控硅的原 理。第三章對硬件部分的各個(gè)模塊做詳細(xì)的講解，從硬件設(shè)計(jì)原理方法，到與單片機(jī)的 接口，配合電路圖做細(xì)致的分析，先從單片機(jī)、最小系統(tǒng)，在到各個(gè)模塊的部分。第四章介紹本文的軟件設(shè)計(jì)部分，講解本軟件設(shè)置部分所使用的開發(fā)環(huán)境，首先對 程序做整體的思路分析，然后畫出流程圖，對其進(jìn)行細(xì)致的講解。笫五章結(jié)束語，總結(jié)全-文工作。2調(diào)光電路原理2.1可控硅工作原理木章詳細(xì)介紹了觸摸調(diào)光電路中所用到的可控硅的基木原理并分析了可控硅是如

18、 何與觸摸調(diào)光控制芯片共同完成調(diào)光工作，同時(shí)也明確了調(diào)光控制芯片的設(shè)計(jì)目標(biāo)，即 可控硅的控制極到底需要什么類型的信號(hào)能實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。木章為接下來的智能觸摸式 臺(tái)燈設(shè)計(jì)的研究打下了基礎(chǔ)和鋪墊。一、概述五丁年前，人類發(fā)明了晶體管，這一發(fā)明標(biāo)志著電工技術(shù)領(lǐng)域小的一個(gè)新的吋代的 開始。從此隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，電了管逐漸的顯得過時(shí)了。新的元件不僅取代了陳 i口的電子管，而且還能起到電子管所起不到的作用。此外，使用了體積很小的半導(dǎo)體元 件就有可能實(shí)現(xiàn)那些用體積龐大的電子管所不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜電路。因此半導(dǎo)體很快統(tǒng)治 了電了領(lǐng)域?？煽毓枵髟ǔ７Q為scr是包括品體管和二極管在內(nèi)的半導(dǎo)體家族 屮的一個(gè)成員。

19、可控硅元件既不同于二極管也不同于晶體管，但它具有他們兩者的特性。 因此，它給半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域開辟了許多新的領(lǐng)域。在許多場合下，使用了可控硅元件, 可以犬犬改進(jìn)許多目前使用品體管和整流二極管的線路。同吋利用它們的相似的特性， 可以將許多其它線路轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體化的線路?？煽毓璧幕咀饔镁拖駛€(gè)能接通和斷開 大小能量的開關(guān)。但是，它既沒有易磨損的可動(dòng)部分，也沒有需要更換的觸頭?？煽毓?元件可有極大的功率增益，在有些元件中，一個(gè)很小的觸發(fā)電流就可以開關(guān)幾百安培的 電流，而不超過其額定能力?？煽毓柙３？梢匀〈S多大的或小的機(jī)械開關(guān)。它甚 至在于更復(fù)雜更大的相應(yīng)的電了離了器件閘流管比較起來還有跟多的優(yōu)點(diǎn)。

20、可控硅元件是一種非?？焖俚拈_關(guān)。一個(gè)機(jī)械開關(guān)耍在一分鐘內(nèi)開關(guān)幾百次是很困 難的。然而現(xiàn)在可控硅元件卻可以達(dá)到每秒鐘三萬多次。這些元件可以在幾個(gè)微妙內(nèi)接 通或斷開。這樣的開關(guān)能力開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域能量的控制。近來可控硅的造價(jià)降 低，所以它的優(yōu)越性就史為人們所重視。除了工業(yè)電子控制系統(tǒng)以外，可控硅元件還可 以用于家庭燈光的控制上。二、雙向可控硅工作原理品閘管是一種大功率pnpn pq層半導(dǎo)體元件，具有三個(gè)pn結(jié)，引出三個(gè)極，陽極 a、陰極k、門極（控制極）g,其外形及符號(hào)如圖2.1 （a）所示，各管腳名稱（陽極a、陰極k、具有控制作用的門極g)標(biāo)于圖中。圖2.1 (b)所示為晶閘管的圖形符號(hào)及文字

21、符號(hào)。(a)、陽極(a)陰極(k)陽極(a)門極(g)小電流塑封式小電流螺旋式 丿vt7a(b)a(a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1晶閘管的外形及符號(hào)晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路如圖2. 2所示(b)以三個(gè)pn結(jié)等效圖2.2晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路(1) 晶閘管導(dǎo)通條件：陽極加正向電壓、門極加適當(dāng)正向電壓。(2) 關(guān)斷條件：流過晶閘管的屯流小于維持屯流。（3）晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷原理由晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，它是四層（p1n1p2n2）三端（a、k、g）結(jié)構(gòu)，有三 個(gè)pn結(jié)，即ji、j2、j3o因此可用三個(gè)串聯(lián)的二極管等效（如圖13）。當(dāng)陽極a和 陰極k兩端加止向電壓時(shí)，j2處于反偏，p1n1p2n2結(jié)構(gòu)處于阻

22、斷狀態(tài)，只能通過很小 的正向漏電流，當(dāng)陽極a和陰極k兩端加反向電壓時(shí)，j1和j3處于反偏，p1n1p2n2 結(jié)構(gòu)也處于阻斷狀態(tài)，只能通過很小的反向漏電流，所以晶閘管具有正反向阻斷特性。晶閘管的p1n1p2n2結(jié)構(gòu)乂可以等效為兩個(gè)互補(bǔ)連接的晶體管（如圖2.3所示）。晶 閘管的導(dǎo)通關(guān)斷原理可以通過等效電路來分析。（a）以互補(bǔ)三極管等效（b）品閘管工作原理等效電路圖2.3晶閘管工作原理的等效電路當(dāng)晶閘管加上正向陽極電壓，門極也加上足夠的門極電壓時(shí)，則有電流ig從門極流 入n1p2n2管的基極，經(jīng)n1p2n2管放大后的集電極電流ic2又是p1n1p2管的基極電 流，再經(jīng)p1n1p2管的放大，其集電極電

23、流4又流人n1p2n2管的基極，如此循環(huán)， 產(chǎn)生強(qiáng)烈的正反饋過程，使兩個(gè)晶體管快速飽和導(dǎo)通，從而使晶閘管由阻斷迅速地變?yōu)?導(dǎo)通。導(dǎo)通后晶閘管兩端的壓降一般為1.5 v左右，流過晶閘管的電流將取決于外加電 源電壓和主回路的阻抗。晶閘管一旦導(dǎo)通后，即使ig=o,但因ic1的電流在內(nèi)部直接流入n1p2n2管的基極, 晶閘管仍將繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。若要晶閘管關(guān)斷，只冇降低陽極電壓到零或?qū)чl管加 上反向陽極電壓，使ic1的電流減少至n1p2n2管接近截止?fàn)顟B(tài)，即流過晶閘管的陽極 電流小丁維持電流，品閘管方可恢復(fù)阻斷狀態(tài)。四、品閘管特性與主耍參數(shù)1.晶閘管的陽極伏安特性晶閘管的陽極與陰極間屯壓和陽極屯流之

24、間的關(guān)系，稱為陽極伏安特性。其伏安特圖屮第i象限為正向特性，當(dāng)ig=o時(shí)，如果在晶閘管兩端所加正向電壓ua未增 到正向轉(zhuǎn)折電壓ubo時(shí)，晶閘管都處于正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流。當(dāng)ua 增到ubo時(shí)，則漏電流急劇增大，晶閘管導(dǎo)通，正向電壓降低，其特性和二極管的正 向伏安特性相仿，稱為正向轉(zhuǎn)折或“硬開通”。多次“硬開通”會(huì)損壞管子，晶閘管通 常不允許這樣工作。一般采用對晶閘管的門極加足夠大的觸發(fā)電流使其導(dǎo)通，門極觸發(fā) 電流越大，正向轉(zhuǎn)折電壓越低。晶閘管的反向伏安特性如圖屮第iii象限所示，它與整流二極管的反向伏安特性相 似。處于反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有很小的反向漏電流，當(dāng)反向電壓超過反向擊穿電

25、壓ubo 時(shí)，反向漏電流急劇增大，造成晶閘管反向擊穿而損壞。2.晶閘管的主要參數(shù)在實(shí)際使用的過程中，往往要根據(jù)實(shí)際的工作條件進(jìn)行管子的合理選擇，以達(dá)到滿 意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。怎樣才能正確的選擇管子呢？這主要包括兩個(gè)方面：一方面要根拯 實(shí)際情況確定所需晶閘管的額定值；另一方面根據(jù)額定值確定晶閘管的型號(hào)。晶閘管的各項(xiàng)額定參數(shù)在晶閘管生產(chǎn)后，由廠家經(jīng)過嚴(yán)格測試而確定，作為使用者 來說，只需要能夠正確地選擇管子就可以了。（2）晶閘管的電流定額1）額定電流；t（av）由于整流設(shè)備的輸出端所接負(fù)載常用平均電流來表示，晶閘管額定電流的標(biāo)定與其 他電器設(shè)備不同，采用的是平均電流，而不是有效值，乂稱為通態(tài)平均電流

26、。所謂通態(tài) 平均電流是指在環(huán)境溫度為40°c和規(guī)定的冷卻條件下，晶閘管在導(dǎo)通角不小于170。電 阻性負(fù)載電路屮，當(dāng)不超過額定結(jié)溫且穩(wěn)定時(shí)，所允許通過的工頻正弦半波電流的平均 值。將該電流按晶閘管標(biāo)準(zhǔn)電流系列取值（如表12所示），稱為晶閘管的額定電流。但是決定晶閘管結(jié)溫的是管子損耗的發(fā)熱效應(yīng)，表征熱效應(yīng)的電流是以有效值表示 的，英兩者的關(guān)系為：，tn =157/?。ㄐ。┤珙~定電流為100a的晶閘管，其允許通過的電流有效值為157ao由于電路不同、負(fù)載不同、導(dǎo)通角不同，流過晶閘管的電流波形不一樣，從而它的 電流平均值和有效值的關(guān)系也不一樣，晶閘管在實(shí)際選擇時(shí)，其額定電流的確定一般按以下原

27、則：管子在額定電流吋的電流有效值大于其所在電路屮可能流過的最大電流的有效值,同時(shí)取152倍的余量，即:1.57/t(av)= 2(1.5 2)心/吶淪（152）需四、口j控硅調(diào)光屯路原理在雙向可控硅的控制極g上正的或負(fù)的觸發(fā)脈沖，均可使之正向或反向觸發(fā)導(dǎo)通, 所以雙向?？毓枰步须p向開關(guān)。利用雙向可控硅可以進(jìn)行交流調(diào)壓。圖2.5繪制出了用 雙向口j控硅組成的室內(nèi)燈光調(diào)節(jié)器原理電路。電燈和交流電源與mtk mt2串聯(lián)?？刂?極g和mti接到脈沖相位控制器上，假設(shè)通過調(diào)整脈沖相位控制器使電路在正半周期 的控制角0 f=120°。因此在0120°。之間雙向可控硅不導(dǎo)通。從0 f=1

28、20°。開始, 可控硅沿正弦曲線在120180。之間導(dǎo)通，在負(fù)半周期來說是觸摸調(diào)光控制芯片的設(shè) 計(jì)與分析180300。開始導(dǎo)通，如圖2.6所示?？傊谜{(diào)整脈沖相位控制器的方法， 對每半個(gè)周期都叮以時(shí)控制角在0180。之間變化，從而實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。圖2.5雙向可控硅燈光調(diào)節(jié)電路圖2.2光耦器件工作原理在木設(shè)計(jì)中使用光耦合器作為燈的過零檢測與控制燈的導(dǎo)通角，過零檢測部分使用 過零檢測光耦tlc521,而控制燈的導(dǎo)通角需要交流控制器，所以選用光耦可控硅來對 其進(jìn)行控制，使用型號(hào)為moc3021作為輸岀的控制。光耦合器（opticalcoupler,英文縮寫為0c）亦稱光電隔離器或光電耦合器，

29、簡稱 光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管led） 與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線， 受光器接受光線z后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電一光一電"轉(zhuǎn)換。以 光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸 點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣 泛的應(yīng)用。耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種器件。它對輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離 作用，所以，它在各種電路中得1553b耦合器線纜接頭到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種 類最多、用途最廣的光電器

30、件z-0光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收 及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)駆動(dòng)發(fā)光二極管（led）,使之發(fā)出一定波長的光，被光探 測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電一光一電的轉(zhuǎn)換，從 而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互和隔離，電信號(hào)傳輸貝有 單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。乂由于光耦合器的輸入端屬 于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長線傳輸信息屮 作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離 的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)單向傳輸

31、，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出 信號(hào)對輸入端無光耦影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率 高。光耦合器是70年代發(fā)展起來產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí) 間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、僑波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放 大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器（ssr）、儀器儀表、通信 設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過 調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號(hào)的

32、傳輸，不 適合于傳輸模擬量。常用的4n系列光耦屬于非線性光耦。線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并耳小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn) 行隔離控制。常用的線性光耦是pc817ac系列。開關(guān)電源屮常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞, 嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄牛振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)i到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。 由此產(chǎn)生的后果是對彩電、彩顯、vcd、dcd等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí) 電源帶負(fù)載能力下降。在彩電、顯示器等開關(guān)電源維修屮如果光耦損壞，一定要用線 性光耦代換。常用的4腳線性光耦有pc817a-co pcllk tlp521等常用的六腳線性 光耦有：lp

33、632、tlp532、pc614、pc714、ps2031 等。常用的 4n25、4n26、4n35、 4n36是不適合用于開關(guān)電源中的，因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。由于光電耦合器的品種和類型非常多，在光電了 data手冊中，其型號(hào)超過上千 種，通?？梢园匆韵路椒ㄟM(jìn)行分類：（1）按光路徑分，可分為外光路光電耦合器（乂稱光電斷續(xù)檢測器）和內(nèi)光路光 電耦合器。外光路光電耦合器乂分為透過型和反射型光電耦合器。（2）按輸岀形式分，可分為：a、光敏器件輸出型，其中包括光敏二極管輸出型，光敏三極管輸岀型，光電池輸 出型,光可控硅輸出型等。b、npn三極管輸出型，其中包描交流輸入型，直流輸入型，互補(bǔ)輸出

34、型等。c、達(dá)林頓三極管輸出型，其中包括交流輸入型，直流輸入型。d、邏輯門電路輸出型，其中包括門電路輸出型，施密特觸發(fā)輸出型，三態(tài)門電路 輸出型等。e、低導(dǎo)通輸出型（輸出低電平毫伏數(shù)量級(jí)）。f、光開關(guān)輸出型（導(dǎo)通電阻小余10q）og、功率輸出型（igbt/mosfet等輸出）。（3）按封裝形式分，可分為同軸型，雙列直插型，to封裝型，扁平封裝型，貼片 封裝型，以及光纖傳輸型光耦等。（4）按傳輸信號(hào)分，可分為數(shù)字型光電耦合器（0c門輸出型，圖騰柱輸出型及三 態(tài)門電路輸出型等）和線性光電耦合器（可分為低漂移型，高線性型，寬帶型，單電源 型，雙電源型等）。（5）按速度分，可分為低速光電耦合器（光敏三極

35、管、光電池等輸出型）和高速光 電耦合器（光敏二極管帶信號(hào)處理電路或者光敏集成電路輸出型）。（6）按通道分，可分為單通道，雙通道和多通道光電耦合器。（7）按隔離特性分，可分為普通隔離光電耦合器（一般光學(xué)膠灌封低于5000v,空 封低于2000v）和高壓隔離光電耦合器（可分為10kv, 20kv, 30kv等）。（8）按工作電壓分，可分為低電源電壓型光電耦合器（一般515v）和高電源電 壓型光電耦合器（一般大于30v）o本設(shè)計(jì)屮使用過零檢測光耦tlp521與光耦雙向可控硅moc3021作為整個(gè)設(shè)計(jì)的 光耦使用器件，tlp521為過零檢測光耦，該光耦的導(dǎo)通電流較小，隔離效果優(yōu)越，作 為過零檢測電路非

36、常適合，圖2.7為光耦的內(nèi)部原理圖，其中左邊為led,當(dāng)通入電壓 時(shí)led被點(diǎn)亮使得右端的光敏三極管導(dǎo)通。圖2.7tlp521結(jié)構(gòu)圖moc3021與tlp521的工作原理和似，但是他們的輸出回路不同，tlp521為三極 管的方式輸出，而moc3021的輸出方式為雙向可控硅，適用于交流的輸出冋路，我們 使用該光耦最為控制功率可控硅的觸發(fā)極器件，該光耦的電路圖如圖2.8所示。爭運(yùn)二圖2.8moc3021結(jié)構(gòu)圖2.3整體結(jié)構(gòu)框圖總結(jié)構(gòu)框圖如圖2.9所示，圖中觸摸電路為控制調(diào)光的輸入控制電路，導(dǎo)通角控制 輸出為控制輸出電壓的大小，控制燈的亮度，而過零檢測電路用來檢測，交流電壓正弦 波的歸0點(diǎn)，此點(diǎn)即為

37、控制導(dǎo)通角度大小的0°角點(diǎn)。圖2.9結(jié)構(gòu)框圖3硬件電路設(shè)計(jì)原理3.1單片機(jī)介紹at89c52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是atmel公司生產(chǎn)的。at89c52是一個(gè)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫 的flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）,器件采用atmel 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位 中央 處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的at89c52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系 統(tǒng)控制應(yīng)用場合。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，

38、同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中 斷口，3個(gè)16位可編程定吋計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，at89c52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，但不可以在線編程（s系列的才支持在線編程）。其將通用的 微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低 開發(fā)成本。at89c52有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫（1000次）flash rom32個(gè)雙向i/o 口 256x8bit內(nèi)部ram3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24mhz2個(gè)串行中斷可編程uart串行通道2個(gè)外部

39、屮斷源共8個(gè)屮斷源2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位低功耗空閑和掉屯模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能at89c52各引腳功能及管腳電壓概述：at89c52p為40腳雙列直插封裝的8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 c51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主耍用于會(huì)聚調(diào)整吋的功 能控制。功能包括對會(huì)聚主ic內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)ram及外部接口等功能部件的初始 化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測試圖控制，紅外遙控信號(hào)ir的接收解碼及與主板cpu通信 等。主要管腳有：xtal1 （19腳）和xtal2 （18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12mhz晶振。rst/vpd （9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容

40、組成的復(fù)位電路。vcc（40腳）和vss （20腳）為供電端口，分別接+5v電源的止負(fù)端。p0p3為可編程通 用i/o腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，p0端口（3239腳）被定義為n1功 能控制端口，分別與n1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為ir輸入端，10腳和11 腳定義為i2c總線控制端口,分別連接n1的sdas （18腳）和scls （19腳）端口, 12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板cpu的相應(yīng)功能端，用于 當(dāng)前制式的檢測及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。p0 口: p0 口是一組8位漏極開路型雙向i/o u,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作 為輸出口用時(shí),每位能吸

41、收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路,對端口 p0寫t時(shí), 可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù) 總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí), 要求外接上拉電阻。p1 口： p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p1的輸出緩沖級(jí)可騾動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口 拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被 外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）o與at89c51不同之處是

42、，p1.0和p1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸 入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex）, flash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。表.p1.0和p1的第二功能如表3所示。表3p1 口第二功能表引腳號(hào)功能特性p1.0t2,時(shí)鐘輸出p1.1t2ex （定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）p2 口： p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) （吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對端口 p2寫“廠，通過內(nèi)部的上拉電阻把 端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引 腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil） o在訪問外部程序

43、存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）時(shí)，p2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 movx ri指令）時(shí)，p2 口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收 高位地址和一些控制信號(hào)。p3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o uo p3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸 收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對p3 口寫入“廠時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高 并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）o p3 口 除了作為一般的i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能，p3 口還接收一些用于 flas

44、h閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片 機(jī)復(fù)位。ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale （地址鎖存允許）輸出 脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固 定的脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。對flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）o如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的do位置位，可 禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才

45、能將ale激活。此 外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale禁止位無效。psen程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c52由 外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次psen信號(hào)。ea/vpp外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000hffffh）, ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編 程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳

46、加上+12v的編程允許電源vpp,當(dāng)然這必須是該器 件是使用12v編程電壓vpp。xtal1振蕩器反和放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2振蕩器反相放大器的輸出端。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)此次設(shè)計(jì)以選用89c51的最小系統(tǒng)為中心，89c51內(nèi)部有4kb閃爍存儲(chǔ)器，芯片 本身就是一個(gè)最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)的性能要求情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。 用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單很可靠。用89c51單片機(jī)構(gòu)成的最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要 將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，該系統(tǒng)與其他最小系統(tǒng)相比，省去了外擴(kuò)程序 存儲(chǔ)器的工作，該最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的數(shù)字量的測控單元。單片機(jī)最小 系統(tǒng)電路如圖

47、3.1所示丄2i4i6781312151401234567p1p1p1p1pip1pip1tltoin1nntog06oojlv000 10203(>405()60720212223 pppppppp pppp31191824252627p p p p39383635叵21222428xix21716resetrdwrrxdtxdaletpsen10tt3029圖3.1 89c51最小系統(tǒng)(1) 復(fù)位電路微處理器在上電、掉電及低壓供電時(shí)，監(jiān)控器產(chǎn)生脈沖信號(hào)這可以保證微處理器實(shí) 現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位：當(dāng)供電壓過低吋，防止cpu失控。電源電壓vcc升到iv時(shí)reset 引腳變?yōu)榈碗娖剑S著vcc的

48、繼續(xù)升高，reset -直保持低電平。當(dāng)vcc高于復(fù)位門 限電平時(shí)，reset并不馬上變?yōu)楦唠娖?，而是要滯后一個(gè)復(fù)位脈沖寬度(約200ms)后 再變?yōu)楦唠娖?。?dāng)vcc低丁復(fù)位門限電平，reset引腳馬上變成低電平，即使以后vcc 恢復(fù)且高于復(fù)位門限電平，reset也不馬上變成高電平，而是要延遲一個(gè)復(fù)位脈沖寬 度。掉電時(shí)，vcc只要低于復(fù)位門限電平，reset立即變?yōu)榈碗娖健?2) 品振屯路木單片機(jī)芯片所用晶振電路由12mhz晶振與兩個(gè)20|ip的電容組成，為單片機(jī)提 供外來的震蕩周期，通過改變晶振與電容的大小可以改變單片機(jī)的運(yùn)行周期。3.3顯示電路在此設(shè)計(jì)中，顯示電路主要是通過數(shù)碼管顯示燈的亮

49、度級(jí)別，木設(shè)計(jì)主要是使用無 窮級(jí)別（60級(jí)）。顯示電路分為動(dòng)態(tài)顯示方式與靜態(tài)顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示方式即有單片 機(jī)i/o 口控制8為段碼和與數(shù)碼管個(gè)數(shù)相對應(yīng)的位選碼，根據(jù)人體肉眼的分辨率為50h乙 所以必須在20ms z內(nèi)動(dòng)態(tài)的將所有的數(shù)碼管顯示一遍，這樣肉眼感覺數(shù)碼管就一直在 顯示，這就叫做動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示需要外接串口轉(zhuǎn)并口的儲(chǔ)存芯片，該芯片并且具有鎖存功能，能夠鎖存串 行輸入的數(shù)據(jù)，并凡必須是一個(gè)數(shù)碼管對應(yīng)一個(gè)鎖存芯片使用，常用的串口轉(zhuǎn)并口的鎖 存芯片有74hc164、74hc595,相比而言后者的用途比較廣泛。本設(shè)計(jì)電路屮使用的顯示數(shù)碼管為兩位，所以我們使用鎖存芯片不是很繁瑣，而且 使用鎖

50、存芯片，占用的i/o 口資源較少，一般三個(gè)i/o 口即可完成顯示的工作，所以我 們使用鎖存芯片作為顯示電路的部分，其電路圖如圖3.2所示，圖中p26p28分別為控 制芯片的數(shù)據(jù)口、時(shí)鐘口、鎖存口，一個(gè)芯片對應(yīng)控制一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極數(shù) 碼管，公共端通過一個(gè)限流電阻接到gnd,當(dāng)限流電阻為200歐姆、數(shù)碼管的壓降為 iv時(shí)，流入數(shù)碼管的總電流為20maop2614p27p28seroo01srclk02srclr0304rclk05e0607q774hc5951110121315-1 2-3 45679u314ser1110srclk »<clr1213rolke8 123

51、45 比 7 7 o o o a o a o qd g fr1一t1a b c d e15a1b2c3d4e8 6 4 2hp0022rl9 3 5 774hc595圖3.2顯示部分電路圖3.4觸摸控制電路觸摸電路電路圖如圖3.3所示，人的身休存在50hz的交流電壓信號(hào)，通過對該信 號(hào)有無的判斷與處理，來判斷是否有人體觸摸該圖中電阻r3的左端的金屬片，從而達(dá) 到觸摸感知的功能，當(dāng)有人體信號(hào)在觸摸點(diǎn)產(chǎn)生時(shí)，經(jīng)過觸摸電路的前端的復(fù)合管進(jìn)行 放大，變?yōu)?v的交流信號(hào)，該交流信號(hào)經(jīng)過電容濾波后，變?yōu)檩^為平滑的曲線，經(jīng)過 uf1a組成的電壓跟隨器，這樣不但可以達(dá)到一個(gè)隔離的效果，而且還能防止電壓信號(hào) 在

52、電容c出被減弱，經(jīng)過電壓跟隨后，我們使用lm358的b放大器組成一個(gè)電壓比較 器，5引腳為輸入電壓端，6引腳為比較電壓，該比較電壓通過電阻r4、prk r5分壓 后得到，其分壓公式如式3所示。(pr 1+r5)/ (pr 1+r5+r4) x 5 = u(3.1)當(dāng)5引腳的電壓高于6引腳時(shí)產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)，證明有一次觸摸信號(hào)產(chǎn)生，產(chǎn)生一 次動(dòng)作。圖3.3觸摸電路圖3.5過零檢測電路過零檢測電路圖如圖3.4所示，該電路為檢測220v交流電源的過零點(diǎn)電路，這樣 才能使單片機(jī)的控制電路與交流電壓的過零點(diǎn)產(chǎn)生同步，該電路圖的tj1為220v交流 電的輸入端，曲于檢測端為光耦器件tlp521,該器件的

53、最人屯流為25ma,最人電壓為 55v,所以不能將交流電壓直接接在其兩端，并且輸入端的控制信號(hào)為直流信號(hào)，所以 需要在光耦的控制部分串入一個(gè)電阻，為了保證電流小于25 ma,接入100k的電阻作 為限流電阻使用，經(jīng)過橋式整流后的直流電壓u1如式3.2所示，ul1.414x220(3.2)則u1平均電壓為311v,則平均通過光耦器件的電流為3.11ma,極限值電壓即峰峰值 電壓為440v,此時(shí)的電流為4.4ma,所以此電阻的限流不會(huì)使光耦器件燒壞。171+5vrp1100kd1024007rj1i0kd3d414007圖3.4過零檢測電路up2p521p33該過零檢測電路經(jīng)過觸發(fā)整流檢測后的波形

54、如圖3.5所示，圖中虛橫線為過零檢測 點(diǎn)，輸出脈沖如圖線部分的脈沖信號(hào)。9i 4 i 4圖3.5過零檢測電路波形圖3.6控制調(diào)光電路調(diào)光屯路如圖3.6所示，圖中moc3021為單片機(jī)控制的光耦，它的輸出端用來控 制功率雙向可控硅bt138,從而去控制白熾燈的正弦電壓的導(dǎo)通角度，達(dá)到調(diào)光的口的, 圖中控制口接單片機(jī)的i/o 口，單片機(jī)輸入一個(gè)高電平信號(hào)則輸出端的可控硅將會(huì)導(dǎo)通, 而電阻rj4與rj5的左端相當(dāng)于相連，控制端的控制電壓ug如式3.3所示，ug=rj4/(rj4+rj5) x220(3.3)經(jīng)過計(jì)算后ug控制電壓為200/1000x220m4v,這種算法為粗略的算法，出于光耦的 輸出

55、級(jí)也耍占用部分的壓降，所以控制端的電壓將小t 44v,這樣單片機(jī)通過檢測過零 點(diǎn)來控制光耦moc3021,從而間接的控制bt138,來控制白熾燈的導(dǎo)通角，從而達(dá)到 控制交流電壓人小的目的。470丫卩1mdg021圖3.6調(diào)光電路圖3.7電源電路由于整體電路的設(shè)計(jì)使用的電源都為5v電源，使用lm7805作為該設(shè)計(jì)的電源部 分，如圖3.7所示，圖中tj1端接變壓器的次級(jí)輸出端，其輸出電壓為交流電壓12v, 經(jīng)過橋式整流，后直流電壓大約為1.414x12v,然后經(jīng)過c1進(jìn)行輸入濾波該電容濾除 低頻信號(hào)，使輸出的電壓更加平緩，而c2作為高次濾波，濾除高諧波，使電源避免干 擾，lm7805在大于18v的

56、電壓輸出情況下需加入散熱片，這樣能夠提高其散熱能力， 增強(qiáng)線性穩(wěn)定性，輸出端同樣加入與輸入端相同的兩個(gè)電容，工作原理與輸出端相同。圖3.7電源電路4軟件部分設(shè)計(jì)4.1總體設(shè)計(jì)思路講解木設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的調(diào)光臺(tái)燈的設(shè)計(jì)，其中針對于白熾燈的調(diào)光，白熾燈使用的 電壓為交流電220v,所以對于程序控制部分需耍有以下幾個(gè)控制模塊，過零檢測、導(dǎo) 通角控制觸發(fā)、觸摸檢測、顯示電路，通過過零檢測電路去判斷220v電壓的交流電壓 的過零點(diǎn)，然后通過延時(shí)程序控制導(dǎo)通的時(shí)間，從而達(dá)到調(diào)光的目的，觸摸電路乂來控 制導(dǎo)通角的大小，顯示電路實(shí)時(shí)顯示調(diào)光的占空比大小，將這幾個(gè)模塊有機(jī)的組合起來, 整體的功能將會(huì)實(shí)現(xiàn)?？傮w設(shè)

57、計(jì)思路如下：主程序負(fù)責(zé)檢測觸摸信號(hào)，過零信號(hào)接入單片機(jī)的中斷，產(chǎn)生外部中斷吋即為過零 吋刻，然后控制延吋吋間對控制信號(hào)進(jìn)行觸發(fā)，達(dá)到控制的口的，同吋在外部屮斷程序 中對顯示管的數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，木次使用的顯示方式為靜態(tài)顯示方式。4.2使用開發(fā)工具keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng), 與匯編和比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué) 易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫函 數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編 譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常z高，多數(shù)語句生