智能臺燈單片機(jī)課程設(shè)計.doc

單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計題 目 基于單片機(jī)的臺燈亮度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)學(xué) 院 理學(xué)院 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級 11信科2班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 譚保華 二 一 四 年 六 月基于單片機(jī)的臺燈亮度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計目錄摘要：3關(guān)鍵詞：3一、設(shè)計要求 3二、設(shè)計思路 3三、系統(tǒng)組成及電路設(shè)計 31、采光電路 42、A/D轉(zhuǎn)換電路 43、以C51為核心的中央處理部分 54、數(shù)碼管顯示電路55、警報電路 56、LED電路 57、信息鎖存電路 5四、總體電路圖 6五、元器件介紹 71、AT89C51介紹72、74HC573介紹9六總結(jié)10附錄11參考文獻(xiàn)1315摘要：臺燈是現(xiàn)代科技的產(chǎn)品，給人們的生活帶來了極大的便利，豐富了人們的夜間活動，改變了古人天黑即休息的習(xí)慣，拓展了人的工作時間。隨著臺燈應(yīng)用的不斷廣泛，人們對臺燈的要求也多了起來，對臺燈亮度調(diào)節(jié)的要求不斷的被人們提出來。社會的不斷進(jìn)步，人類在不斷追求，市場在不斷變化，高科技應(yīng)用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用意義深遠(yuǎn)，隨著高科技的發(fā)展，家用電器也越來越偏向自動化，本次課程設(shè)計便是應(yīng)用智能化技術(shù)，通過單片機(jī)來實現(xiàn)臺燈的亮度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：臺燈 智能化 單片機(jī) 亮度自動調(diào)節(jié)一、 設(shè)計要求設(shè)計基于單片機(jī)，根據(jù)不同的環(huán)境光臺燈發(fā)出不同的亮度，當(dāng)環(huán)境光低于設(shè)置亮度時給予告警提示。系統(tǒng)包括采光電路，差動放大電路，功率放大電路等組成部分，并根據(jù)光敏元件的光譜特性保證亮度恒定。二、 設(shè)計思路1 采光電路2 A/D轉(zhuǎn)換電路3 以C51為核心的中央處理部分4 數(shù)碼管顯示電路5 警報電路6 LED電路7 信息鎖存部分三、 系統(tǒng)組成及電路設(shè)計1. 采光電路采光電路采用一個光敏電阻，一個保護(hù)電阻，一個電源組成，電路組成如下2. A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路采用ADC0808單片機(jī)來實現(xiàn)，in0端接入來自光敏電阻的信號，經(jīng)過U2的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后由D0D7接口傳送給U1.電路圖如下3. 以C51為核心的中央處理單元 以C51為核心的中央處理單元，采用的是AT89C51單片機(jī)，D0D7接口接受來自A/D轉(zhuǎn)換器U2的信號，并傳遞給鎖存器U3、U4。LED1LED7控制LED燈的亮滅。電路設(shè)計如下 4. 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管顯示電路的作用是顯示當(dāng)前自然光強(qiáng)度，有四位數(shù)碼管進(jìn)行顯示，ADP接口為段選信號接口，WE1WE4為位選信號接口，由U3與U4進(jìn)行控制。電路設(shè)計如下5. 警報電路 警報電路適當(dāng)自然光過暗時，臺燈自動發(fā)出警報鈴聲，提示光線過暗，不易于進(jìn)行工作，由蜂鳴器speaker當(dāng)蜂鳴器，由中央控制單元U1控制，電路如下 6. LED電路部分 LED電路是臺燈的亮燈部分，通過亮燈的數(shù)量來控制臺燈的亮暗，由中央控制單元U1通過LED1LED8接口進(jìn)行控制，電路圖如下 7. 信息鎖存部分 信息鎖存電路來記錄并傳遞當(dāng)前環(huán)境光的亮度，由兩塊74HC573單片機(jī)組成，電路所涉及如下 四、 總體電路圖 基于單片機(jī)的臺燈亮度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)總電路設(shè)計如下 五、 元器件介紹1、 AT89C51介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2、 74HC573介紹74HC573包含八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器，是一種高性能硅門CMOS器件。SL74HC573跟LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出兼容的，加上拉電阻他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。輸入是和標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端LE為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。u36755X出能直接接到 CMOS，NMOS 和 TTL 接口上u25805X作電壓范圍：2.0V6.0Vu20302X輸入電流：1.0uACMOS 器件的高噪聲抵抗特性三態(tài)總線驅(qū)動輸出置數(shù)全并行存取緩沖控制輸入使能輸入有改善抗擾度的滯后作用原理說明：M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八個鎖存器都是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（D）輸入而變。當(dāng)使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。數(shù)據(jù)鎖存當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。六、 總結(jié)經(jīng)過半個多月以來的日夜兼程，我們小組終于完成了這次的課程設(shè)計，回想這一過程，真實感受頗多。 自老師分發(fā)下課程設(shè)計的任務(wù)后，雖然我們已經(jīng)沒有了課，但是我們還有繁重的復(fù)習(xí)任務(wù)，還有去江夏區(qū)一個公司去實習(xí)，我們小組四個人都付出了艱辛的努力，因為我們只有很少的時間去利用，如果不能很好的分工合作，我們幾乎是不可能完成這個課程設(shè)計的。從拿到任務(wù)回到宿舍后，我們就開始分工，胡凱負(fù)責(zé)去查閱資料，尋找有沒有可以借鑒的例子，莊賓復(fù)習(xí)C語言的知識，對系統(tǒng)的程序進(jìn)行編寫，龍云波翻閱傳感器和單片機(jī)的課本，尋求解決課程設(shè)計的方案，我則根據(jù)龍云波提出的解決方案設(shè)計電路，在Proteus上設(shè)計電路，討論用什么單片機(jī)，每個設(shè)計點如何實現(xiàn)，在這個過程中不斷遇到問題，解決問題，不停的去翻閱資料，去和其他同學(xué)商量，終于讓我們趕在17周周三以前完成了這次的課程設(shè)計。通過本次的課程設(shè)計，我受益匪淺，重新認(rèn)識了電子信息科學(xué)與技術(shù)這個專業(yè)，以前總不知道學(xué)這個專業(yè)可以做什么，感到所學(xué)的課程都沒有實際用處。但是經(jīng)過了這次課程設(shè)計，我推翻了以前的想法，原來我們學(xué)的每門學(xué)科都是有用處的，只不過以前知識儲備不夠，不能夠?qū)⑺鶎W(xué)結(jié)合起來運(yùn)用。就比如這次課程設(shè)計，將以前學(xué)過的C語言，匯編語言，模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)，傳感器原理及應(yīng)用，單片機(jī)原理及應(yīng)用等課程都結(jié)合了起來，在這些學(xué)科的幫助下才完成了本次的課程設(shè)計。在做課程設(shè)計的過程中，也讓我受到了很多啟發(fā)，我們完全可以運(yùn)用自己所學(xué)過的知識去做很多東西，用以解決身邊的問題，便利人們的生活。比如這次做的是一個亮度自我調(diào)節(jié)的臺燈，也可以做一個完全智能的臺燈，人靠近會自動亮，人離開后會自動熄滅等。只要發(fā)現(xiàn)生活中的需求，就會有解決問題的辦法。我相信我會在電子信息科學(xué)與技術(shù)這個專業(yè)中，與幾位老師學(xué)到很多的知識。附錄ORG0000HAJMP MAINORG0003HAJMPin0;光敏電阻ORG0013HORG0050HMAIN: MOV P0,#00000001B;置初始值in0可重復(fù)觸發(fā)，燈滅MOVTMOD,#00000010B;方式2，8位自動重裝計數(shù)器MOV TCON,#00010000B;開啟計數(shù)器T0MOVIE,#10000111B;開啟所有中斷SJMP$ ;燈慢慢變亮DET1:MOVP0,#00000001BCALLTIME0;燈亮度延時10msMOVP0,#00000011BCALLTIME0MOVP0,#00000101BCALLTIME0MOVP0,#00000111BCALLTIME0MOVP0,#00001001BCALLTIME0MOVP0,#00001011BCALLTIME0MOVP0,#00001101BCALLTIME0MOVP0,#00001111BCALLTIME1RETI;燈慢慢熄滅DET0:CALLTIME1;延時1分鐘MOVTCON,AANLA,#1JZLOOPMOVP0,#00001111BCALLTIME0MOVP0,#00001101BCALLTIME0MOVP0,#00001011BCALLTIME0MOVP0,#00001001BCALLTIME0MOVP0,#00000111BCALLTIME0MOVP0,#00000101BCALLTIME0MOVP0,#00000011BCALLTIME0MOVP0,#00000001BRETILOOP:ret;延時10msTIME0:SETBTR0MOVR0,#250MOVR1,#20D_1:DJNZR0,D_1MOVR0,#250DJNZR1,D_1CLRTR0RET;延時1分鐘TIME1:SET