基于單片機實現(xiàn)的調(diào)光控制器設計論文

1、 PAGE13 / NUMPAGES13基于單片機實現(xiàn)的調(diào)光控制器設計1.實驗要求：用單片機控制一個普通燈泡的亮度，一路開關控制普通燈泡電源的通斷，另外兩路開關分別控制普通燈泡亮度的增加和減小。2.調(diào)光控制器設計思想在日常生活中，我們常常需要對燈光的亮度進行調(diào)節(jié)。本調(diào)光控制器通過單片機控制雙向可控硅的導通來實現(xiàn)白熾燈(純阻負載)亮度的調(diào)整。雙向可控硅的特點是導通后即使觸發(fā)信號去掉，它仍將保持導通；當負載電流為零(交流電壓過零點)時，它會自動關斷。所以需要在交流電的每個半波期間都要產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)信號產(chǎn)生時間的長短（觸發(fā)角的大?。┚蜎Q定了燈泡的亮度。調(diào)光的實現(xiàn)方式就是在交流電源信號過零點后一段

2、時間觸發(fā)雙向可控硅開關的導通，稱這段時間為雙向可控硅的觸發(fā)角。觸發(fā)角越大，導通時間越長，可控硅導通的時間越短，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的過零點，并以此為基礎，控制觸發(fā)信號觸發(fā)角的大小，達到白熾燈亮度調(diào)節(jié)的目的。3.實驗過程：3.1硬件設計3.1.1 I/O 通道的設計：（1）同步信號采集電路a、查明圖中所用元器件的參數(shù)；b、畫出圖中1、3、syn三點的信號波形。（2）可控硅觸發(fā)電路：a、查明圖中所用元器件的參數(shù)；b、畫出圖中L1_D、4兩點的信號波形。3.1.2硬件電路部分單片機控制電路原理圖（1）設計時鐘電路（2）設計上電復位電路（3）設計開關量信號控制電

3、路（4）電位器電壓給定與電壓采樣電路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（清單中應包含序號、元器件名稱、規(guī)格、單位、數(shù)量、單價、合計與總價等）本調(diào)光控制器的框圖如下：控制部分：為了便于靈活設計，選擇可多次寫入的可編程器件，本設計方案中選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機。驅(qū)動部分：由于驅(qū)動的對象是交流負載，且為了實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)的目的，本電路中采用了無觸點開關元件雙向可控硅。雙向可控硅能夠?qū)涣麟娫吹膶ㄟM行無觸點連續(xù)控制，以小電流控制大電流，且動作快、壽命長、可靠性高。負載部分：本電路的負載是白熾燈(純阻負載)。4.軟件部分要控制的對象是50Hz的正弦交流信號，通過

4、同步信號檢測電路，將同步信號送至單片機的中斷口。單片機接收到同步信號后就啟動一個延時程序，延時的具體時間由按鍵來改變。延時結(jié)束后，單片機立即產(chǎn)生觸發(fā)信號。觸發(fā)信號可使可控硅導通，電流經(jīng)過可控硅流過白熾燈，使燈發(fā)光。延時越長，亮的時間就越短，燈的亮度越暗。由于延時的長短是由按鍵決定的，所以實際上就是按鍵控制了光的強弱。理論上講，延時時間應該可以是010ms的任意值。在程序中，將一個周期均分成N等份，每次按鍵只需要去改變其等份數(shù)，在這里，N越大越好，但由于受到單片機本身的限制和基于實際必要性的考慮，只需要分成大約100份左右即可，實際采用的值是95。可控硅的觸發(fā)脈沖寬度要根據(jù)具體的光耦結(jié)合示波器觀

5、察而定，在本設計中取20 s。程序中使用T1來控制這個時間。對兩個調(diào)光按鍵的處理的方式是：短按只調(diào)整一個臺階，長按可以連續(xù)調(diào)整。4.1軟件設計：（1）電位器電壓給定與電壓采樣（2）開關量（I/O 端口）輸入輸出（3）定時器結(jié)構(gòu)定義與延時（4）觸發(fā)脈沖產(chǎn)生（5）單片機中斷與定時器初始化（6）中斷子程序（7）主程序4.2交流電源同步信號交流電源同步信號的產(chǎn)生如圖2電路所示，圖中的同步信號就是我們需要的交流電壓過零點信號。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。2

6、、程序編寫（三）系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)4.3單片機控制部分：主控單元以AT89C51單片機為核心，交流電壓過零點信號提取電路中產(chǎn)生的同步信號SYN接到AT89C5l的INT0，此信號的下降沿將使AT89-C51產(chǎn)生中斷，以此為延時時間的起點。三個按鍵只用于控制一路燈：一個為開關，另外兩個分別為提高亮度和降低亮度。74HC573用于輸出控制可控硅的導通的觸發(fā)信號。220V交流主電源導通區(qū)間、同步信號和觸發(fā)信號的時序關系如圖6所示。圖中的陰影部分表示可控硅的導通區(qū)間，它的大小決定了燈的亮度。改變延時時間可改變觸發(fā)信號和同步信號的相位關系，也改變了可控硅的導通區(qū)間的大小，達到調(diào)光的目的。1、編寫程序流程圖4

7、.4驅(qū)動單元：圖中，L1_D是單片機輸出的觸發(fā)信號，該信號通過光控可控硅MOC3022去驅(qū)動可控硅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、負極：4、6腳為輸出回路的兩端；3、5腳不用連接。如圖8所示。T435-400是可控硅，“4”表示主回路電流是4A；“35”表示觸發(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、硬件和軟件設計過程中存在的問題與改進方法6、程序 ORG 0000H LJMP INIT ORG 000BH ;定時器0用于設定觸發(fā)角的大

8、小 LJMP TIMER ORG 001BH ;定時器1用于按鍵消抖延時 LJMP DELAY2MS ORG 0030H/初始化程序 INIT: MOV R3, #13H ;燈光亮度級別寄存器 MOV TMOD,#11H ;定時器的工作模式 SETB ET1 ;允許定時器1 中斷 SETB EA ;允許全局中斷 SETB ET0 ;允許計時器0中斷 MOV TH1,#0B1H MOV TL1,#0E0H ;定時器1賦初值 MOV R0,#00H;增量鍵狀態(tài)寄存器 MOV R1,#00H;減量鍵狀態(tài)寄存器 MOV R2,#00H;開機鍵計數(shù) CLR 20 ;開機狀態(tài)寄存器 /主程序 MAIN:

9、P2.2 ,COUNTPOWER ;判斷開機鍵 MAIN1: P2.0, MAIN ;判斷開機狀態(tài) P2.1,OPENTIMER ; 判斷過零點，如果過零點就開定時器0 JNB P2.3,COUNTADD ; 判斷減量鍵 JNB P2.5,COUNTDEC ;跳到增量子程序 LJMP MAIN/開機鍵消抖程序 COUNTPOWER:SETB TR1 CJNE R2,#8,MAIN MOV R2,#00H LJMP ONOFF /增量鍵消抖子程序 COUNTADD: SETB TR1 CJNE R0,#10,MAIN MOV R0,#00H LJMP TURNADD /減量鍵消抖子程序 COUN

10、TDEC: SETB TR1 CJNE R1,#10,MAIN MOV R1,#00H LJMP TURNDEC /開機或關機 ONOFF: CPL 20 CPL P2.2MOV R5,#0E4H MOV R6,#0DAH MOV TH0,R6 MOV TL0,R5MOV R3, #13HLJMP MAIN1/過零點開定時子程序 OPENTIMER: SETB TR0 LJMP MAIN /增量子程序 TURNADD: CJNE R3,#01H,TURNADD1 ;判斷是不是最亮級別（最高級別1) LJMP MAINTURNADD1: DEC R3 ; 亮度級別加1 MOV A,R5 SUBB

11、 A,#0CH MOV R5,A MOV A,R6 ADD A,#2 MOV R6,A LJMP MAIN/減量子程序 TURNDEC: CJNE R3,#13H,TURNDEC1 ;判斷是不是亮度最低級別 （最低級別9) LJMP MAINTURNDEC1: INC R3 ;亮度級別加1 MOV A,R5 ADD A,#0CH MOV R5,A MOV A,R6 SUBB A,#2 MOV R6,A LJMP MAIN /定時器子程序 TIMER: CLR TR0 MOV TL0,R5 MOV TH0,R6 CLR P2.0 ;給晶閘管出發(fā)信號 LCALL DELAY100uS SETB P2.0 ;關閉晶閘管出發(fā)信號 RETI /100us延時程序，確保觸發(fā)信號有效 DELAY100uS: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ RET/消抖定時子程序 DELAY2MS: CLR TR1 MOV TH1,#0B1H MOV TL1,#0E0H JNB P2.4,DELAY1 JNB P2.5,DELAY2 JNB P2.3,DELAY3 RETI DELAY1: INC R0 SETB RETI DELAY2: INC R1 SETB TR1 RETIDELAY3: INC R2 SETB TR1