XX学院2013届自动化专业课程设计报告 成绩 课程设计报告题 目： 台灯电子调光器 学生姓名： XX 学生学号： XXX 系 别： XX 学院 专 业： XXX 届 别： 20XX届 指导教师： XXX 电气信息工程学院制2012年10月台灯电子调光器电气信息工程学院 自动化系1 课程设计的任务与要求1.1 课程设计的任务本设计主要研究台灯电子调光器系统，对系统设备的软、硬件各个部分进行了研究1.2 课程设计的要求要求通过台灯电子调光器系统，对台灯的亮暗进行调节，在室内环境不同的光线下，可以调节到我们所需要的台灯亮度1.3 课程设计的研究基础熟悉并掌握Proteus及Keil uVision2的使用，学会应用已经学习过的知识，此次设计主要研究的是在单片机控制下工作的，以单片机组成的中央处理单元，来处理信号并发出控制命令，通过输出提醒电路及电源控制电路来调制灯光亮暗。
2 台灯电子调光器系统方案制定2.1 方案提出方案一： AT89C51单片机 红外传感器2信号处理电路电源控制电路遥控器红外传感器1输出提醒电路图2.1 51单片机控制系统原理框图其工作原理为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止红外传感器工作，省去了89C51处理过程当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动红外传感器工作红外传感器1探测比较远的距离，当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，89C51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，红外传感器2检测到信号，同时了在红外传感器1的控测范围内，信号处理电路同时向89C51发送信号，89C51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉红外传感器1的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭当人体离开红外传感器2的控测范围且在热释电红外传感器1的控测范围内时，灯光又慢慢变亮方案二：AT89C52单片机LED发光二级管模块 按键控制模块PWM 图2.2 52单片机控制系统原理框图其工作原理为：基于AT89C52单片机和PWM调光的LED台灯，以STC89C52作为主控芯片，设置了按键控制。
在按键控制时，分为六档，输出不同的PWM占空比对LED的电流进行控制，PWM_T/100,这里100是周期，每个按键都会给PWM_T一个定值，这样就改变了输出波形，从而实现了对光度的手动调节2.2 方案比较论证方案一是经51单片机智能控制的，方案二则是经52单片机手动按键控制的前者在调光的过程中是受到诸多因素影响的，如：室内环境的光强，人体；它是由光敏电阻，两个红外传感器这三个器件采集不同的信号，经单片机处理，从而改变台灯的亮度，由于它是智能的，所以随时都有可能发生变化，不稳定，不能很好的达到人们的需求后者则不同，它是受人为控制的，在室内环境的光强发生改变时，人为的调节到自己所需要的亮度，所以它就很稳定了，而且它的组成部分也很少，系统较为简洁，还有它是由52单片机进行控制的，52单片机在性能上比51单片机要好2.3方案选择由上述方案的比较论证，我偏向于后者，而且在前段时间实训时我们所学的单片机就是STC89C52,所以我选择方案二来进行设计3 台灯电子调光器系统方案设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计硬件设计总体框图如下：AT89C52P1.0 P1.1 P1.2 P3.2P1.3 P3.3P1.4 P3.4P1.5 P3.5P1.6 P3.6P1.7 P3.7按键模块LED发光模块图3.0 硬件总体框图3.1.1 主控电路主控电路采用AT89C52作为主MCU。
AT89C52是一款低电压，高性能COMS8位单片机，采用含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用用它够成台灯的最小系统不需要其他电路，由其本身内部性能就可达到要求如下图（图3.1）所示：图3.13.1.2 LED发光模块LED的亮度受电流控制，通过控制电流调节LED灯的亮度利用公式可知，利用调整PWM不同的占空比就可以控制电流的大小PWM由P1.0~P1.7输出，低电平有效如下图（图3.2）所示：图3.23.1.3 按键模块手动控制时可以分为六档，对应与B2~B7六个按键，设置固定占空比分别为100，80，60，40，20，0占空比越大LED灯越亮如下图（图3.3）所示：图3.33.2电路参数的计算及元器件的选择1）主控电路选择AT89C52单片机，通过其内部性能和程序的组合来实现控制2）发光模块选择LED发光二级管和1k电阻，电阻在这起到对LED的保护作用3）手动控制模块选择BUTTON开关按钮，对LED发光二级管的亮度进行调节。
4）检测部分选择OSCILLOSCOPE示波器，由于LED亮度显示不明显，通过示波器来判断LED亮度的改变参数的计算主要是占空比3.3 系统整体电路图4 台灯电子调光器系统仿真和调试 4.1 仿真软件介绍Proteus软件是由ISIS和ARES两个软件构成其中ISIS是一款智能电路原理图输入系统软件，可作为电子系统仿真平台，该软件编辑环境既有良好的交互式人机界面，其设计功能强大，使用方便；ARES是一款高级布线编辑软件，用于制作印制电路板（PCB）Keil uVision2是Keil Software公司推出的51系列单片机开发工具，基于软件开发平台，集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编语言和C语言的程序设计此次课程设计是将这两个软件连起来进行使用的，它们是通过Vdmagdi级联工具来达成联系了，由Keil uVision2中的程序来对AT89C52进行控制的4.2 系统仿真实现4.2.1 程序设计1）程序流程如图4.1所示串行寄存器设置主程序开始中断设置等待中断结束中断子程序当前值是否为0？加1返回当前值图4.12）C语言源程序#include #define uInt unsigned int#define uchar unsigned charuchar PWM_T = 0; //占空比控制变量sbit B7=P3^7; //6个按键，决定输出PWM_T值sbit B6=P3^6;sbit B5=P3^5;sbit B4=P3^4;sbit B3=P3^3;sbit B2=P3^2; /**************************************************** 主程序****************************************************/void main(void) { uInt n; TMOD=0x02; //定时器0，工作模式2，8位定时模式 TH0=210; //写入预置初值（取值1-255，数越大PWM频率越高） TL0=210; //写入预置值 （取值1-255，数越大PWM频率越高） TR0=1; //启动定时器 ET0=1; //允许定时器0中断 EA=1; //允许总中断 P1=0xff; //初始化P1，输出端口 P0=0xff; //初始化P0 while(1) //PWM周期100，高电平100- PWM_T， 低电平PWM_T,低电平工作 { for(n=0;n<200;n++); //延时，取值0-65535，数字越大变化越慢 if(!B7||!B6||!B5||!B4||!B3||!B2) //通过按键改变占空比 { if(!B7) PWM_T=0; //这是设好的固定值 else if(!B6) PWM_T=20; else if(!B5) PWM_T=40; else if(!B4) PWM_T=60; else if(!B3) PWM_T=80; else if(!B2) PWM_T=100; } } }/**************************************************** /定时器0中断模拟PWM****************************************************/timer0( ) interrupt 1 using 2 { static uchar t ; //PWM计数 t++; //每次定时器溢出加1 if(t==100) //PWM周期 100个单位 { t=0; //使t=0，开始新的PWM周期 P1=0x00; //使LED灯亮 ，输出端口 P0=0x00; } if(PWM_T==t) //按照当前占空比切换输出为高电平 { P1=0xff; //使LED灯灭 P0=0xff; }}4.2.2 调试与仿真安装VDM Server，使Keil和Proteus能联合调试程序。
在Keil中执行菜单命令“Project”到“Options for Target‘Target1’”，在“Debug”选项卡，选中“Use：Proteus VSM Simulator”然后点击，进入Keil调试环境仿真运行后，点击debug->4. digital oscillicope就能看到波形了下图为刚打开台灯时灯的最小亮度以及低电平占的比例（即占空比为0,B7按下时）观察占空比40%，这里WPM-T=40，40/100=40%，B5按下时观察占空比80%，这里WPM-T=80，80/100=80%，B3按下时占空比越大，LED发光二级管就越亮4.3数据分析由设计系统的功能及参数可以看出与设计要求是相。