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1、广州民航职业技术学院毕业论文基于单片机与PWM技术的可调灯光系统作者姓名学科专业指导教师所在学院论文提交日期分类号： 学校代号：学 号： 秘密 五年 广州民航职业技术学院毕业论文基于单片机与PWM技术的可调灯光系统作者姓名： 指导教师姓名、职称：申请学位级别： 学科专业名称：研究方向：论文提交日期： 年 月 日 论文答辩日期： 年 月 日学位授予单位： 学位授予日期： 年 月 日答辩委员会成员：主席： 委员： 广州民航职业技术学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表
2、或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：本人在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属广州民航职业技术学院。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，在 年解密后适用本授权书。不保密
3、。学位论文全文电子版提交后：同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览。(请在以上相应方框内打“”)作者签名： 日期：指导教师签名： 日期：目录第一章 系统总体设计1第一节 概述1第二节 功能设计1第三节 功能实现2第二章 硬件电路分析4第三章 软件系统设计5第一节 程序流程图5第二节 程序源代码6第四章 系统调试13第一节 单元及系统测试13第二节 易用性测试及参数整定15毕业设计体会16参考文献1716基于单片机与PWM技术的可调灯光系统第一章 系统总体设计第一节 概述PWM（Pulse Width Modulation），即脉冲宽度调制，简称脉宽调制，是一种对模拟信号电平
4、进行数字编码的方法。PWM技术通过使用较高的调制频率，对方波的占空比实行调制，从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。其最大的优点是从处理器到被控对象之间的所有信号都是数字形式的，无需再进行数模转换过程，而且对噪声的抗干扰能力也大大增强。因此PWM在通讯等信号传输行业得到广泛应用。本毕业设计作品是一个基于单片机与PWM技术的可调灯光系统。即通过单片机以PWM方法控制实现LED无级调光，同时具有良好的交互设计方便用户设定亮度级别，硬件部分基于学院单片机实验平台。第二节 功能设计本系统在实验平台上利用6个按钮实现亮度输入及开关灯功能，4个数码管用于亮度级别显示和开关灯提示，通过单片机I/O口输出调制
5、脉冲控制LED亮度。各器件在实验箱上的布局及其功能如下图所示：图 1 系统布局及其功能操作时，用户通过“开/关”按钮开关LED，不论灯处于亮灭时都可以用其它的调节按钮调节亮度值，按放“亮度+（亮度-）”按钮可以加1级（减1级）亮度，长按则会重复加（减）亮度。当前亮度级别及开关灯情况将显示在数码管组，亮度值有三位，以十进制数显示，从“001”到“999”共999级亮度，开关灯标志位以“P”表示开灯（意为Processing），“H”表示关灯（意为Halting）。例如，数码管显示“P520”即当前亮度设定520级，开灯，若显示“H886”即当前亮度设定886级，关灯。 图 2 数码管显示方式示例
6、按放“低亮”、“中亮”或“高亮”可设定为预设的亮度，“低亮”为250级，“中亮”为500级，“高亮”为“750”级。在三个预设亮度的跳转下，再配合“亮度+/-”按钮的延迟重复功能，用户可以很方便地设定所要的亮度。在功能上我以下面三个标准来设计：1、 提供足够多的PWM亮度级别，并使系统有足够的调节精度;2、 按钮功能应使用户感到方便易用;3、 数码管应能以易于理解的方式向用户反馈所需的信息。当前功能基本能体现设计标准。第三节 功能实现PWM输出利用I/O口直接输出到LED，由于LED功率不大，AT89S51单片机端口的负载能力满足要求，可以直接驱动。而PWM脉波的产生使用定时器中断控制，使两个
7、定时期T0、T1均工作于方式1，T0中断产生PWM基波，T1中断控制占空比，简要分析定时器与PWM脉波时序如下：图 3 PWM输出的简单时序分析分析可知，T0中断T0重载定时常数，复位输出，并使T1也重载常数，启动T1T1中断时，置位输出，停止T1T0中断，如此循环。使用中断方式能获得准确的定时周期以保证PWM的调制精度，T0作为PWM基波，为避免闪烁，应达到较高频率，本系统取500Hz。T1要有效地控制占空比，其定时周期应比T0小，通过调节T1的定时周期就能调节PWM输出脉波的占空比，从而改变亮度等级，其对应关系如图3所示：图 4 定时常数、占空比、亮度等级的对应关系按钮输入采用查询方式实现
8、，并对按键进行防抖动处理，对“亮度+/-”按钮加入延时重复功能。延时重复功能通过对一延时变量在按下按钮时进行减计数，在减至触发值前按钮弹起则视为短按，执行相关代码1次，当减至触发值后仍保持按下，则快速执行代码，起到重复按下的效果。图 5 延时重复功能原理数码管输出的亮度级数需要经过一系列的编码转换，按钮控制亮度调节变量，调节变量变换成相应的BCD码放入数码管输出缓冲区，调节变量也变换成相应的T1定时常数以备加载。数码管采用74LS164锁存驱动，单片机通过串行口输出显示码到4片74LS164，显示码通过查表算法实现。第二章 硬件电路分析本系统基于学院单片机实验平台实现，无需专门作硬件设计，在此
9、分析系统涉及的实验箱模块的电路原理图，以便了解编程细节。图 6 单片机PWM调光系统原理图各元件规格如下：单片机型号为AT89S51，晶振6MHz；输入按钮K1K6分别接至P2.0P2.5，按下时输入低电平；4数码管使用共阴接法；端口P1.2接受控LED。第三章 软件系统设计第一节 程序流程图主程序流程图如下：开始初始化键扫描有无键按下？T1定时值计算程序显示BCD码计算程序显示程序亮度值加1K1?亮度值减1K2?低亮250级K3?中亮500级K4?高亮750级K5?开/关灯K6?YesNoYesYesYesYesYesNoNoNoNoNoYesNo图 7 主程序流程图程序初始化时设定定时器工
10、作方式，赋定时初值，并对一系列配置变量进行初始化；按键扫描程序实现对亮度调节变量及开关灯变量的修改，其中，亮度调节变量将通过定时值计算程序计算出T1的定时值，通过显示BCD码计算程序计算出显示缓冲区的显示码。显示程序将显示缓冲区的内容输出到数码管显示。按键检测采用扫描方式，并有防抖动和延时重复功能。定时期T0、T1工作于方式1，以中断方式输出PWM脉波。定时期中断服务程序流程图：重载T0定时值T0中断服务子程序关灯？设定T1定时值启动T1关灯返回返回关闭T1开灯NoYesT1中断服务子程序图 8 定时器中断服务程序流程图通过T0中断产生PWM基波，T1中断调节占空比，从而实现PWM。第二节 程
11、序源代码DIRLOP EQU38H;显示字节数T2H EQU59H;T1高8位定时值存储器T2D EQU5AH;T1低8位定时值存储器LAMP EQUP1.2;电灯控制位NUMCHEQU40H;亮度调节变量,高位NUMCLEQU41H;亮度调节变量,低位TEMPC1EQU42H;临时变量,用于BCD转换子程序TEMPC2EQU43H;临时变量,用于BCD转换子程序TEMPC3EQU44H;临时变量,用于BCD转换子程序SWITCH0EQU45H;电灯开关KEYDEQU46H;按键重复延时变量NOTEBEQU3CH;数码管电灯开关标志DIGI000EQU3DH;数码管百位BCDDIGI00EQU
12、3EH;数码管十位BCDDIGI0EQU3FH;数码管个位BCDORG 0000HAJMP STARTORG 000BHLJMP TIME1 ;T0中断程序（产生PWM基频）ORG 001BHLJMP TIME2 ;T1中断程序（控制脉冲宽度）ORG 0030HSTART:SETBLAMP ;程序初始化 MOV A,#0MOVSWITCH0,A MOV TMOD,#11H ;设定两定时器为16位定时器 MOV IE,#10001010B ;开启两定时器的中断请求 MOV TH0,#0FCH ;设定PWM基频（500Hz） MOV TL0,#18H MOV T2H,#0FEH MOV T2D,#89HMOVNOTEB,#10H;数码管千位开灯显P关灯显H SETB TR0 ;启动计数器T0MAIN: ACALL KEY ;调用键扫描子程序 ACALL CHANGET;时间常数计算子程序ACALLNUM2BCD;BCD码转换子程序ACALL DISP;数码管显示子程序 ACALL DLYK ;调动20ms延时程序 NOP NOP SJMP MAIN KEY: MOV P2,#0FFH ;向P2口写1
