基于STC10F08實驗平臺的燈具調(diào)光器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 題 目： 基于stc10f08實驗平臺的燈具調(diào)光器設(shè)計 院（系）： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 導(dǎo) 師： 完成時間： 年 月 日目 錄前 言2一、 項目概述和原理31.1 單片機基礎(chǔ)知識31.2 pwm簡介41.3 pwm控制led亮暗原理4二、 程序設(shè)計思路5三、 總體方案設(shè)計73.1 主控電路：73.2 led驅(qū)動83.3 手動控制9四、系統(tǒng)軟件設(shè)計104.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計104.2 控制程序代碼10五、 總結(jié)13前 言 二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦通常是指個人計算機，簡稱pc機。還

2、有一類大多數(shù)人不怎么熟悉的計算機，這就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路即可進行簡單運算和控制。它的出現(xiàn)是近代計算機技術(shù)發(fā)展史上的一個里程碑，因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里，起著有如人腦的作用。 單片機具有體積小、功能強、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的這些優(yōu)點為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 現(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機、vcd、遙控器、游戲機、電飯

3、煲等無處不見單片機的影子，單片機早已深深地融入我們每個人的生活之中。不但如此，他還能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性、易用性及節(jié)能性等主要性能指標，在給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。1、 項目概述和原理1.1 單片機基礎(chǔ)知識單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機，另一種是專用型單片機。mcs-51單片機是美國intel公司于1980年推出的產(chǎn)品，與mcs- 48單片機相比，它的結(jié)構(gòu)更先進，功能更強，在原來的基礎(chǔ)上增加了

4、更多的電路單元和指令，指令數(shù)達111條。mcs-51單片機可以算是相當成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，mcs-51系列或其兼容的單片機仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學校的培訓(xùn)教材仍與msc-51單片機作為代表進行理論基礎(chǔ)學習。 mcs-51系列單片機主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品。1.2 pwm簡介脈沖寬度調(diào)制(pwm)，是英文“pulse width modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基

5、極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。pwm控制技術(shù)以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種pwm技術(shù)，其中包括：相電壓控制pwm、脈寬pwm法、隨機pwm、spwm法、線電壓控制pwm等。1.3 pwm控制led亮暗原理對于控制led燈由亮到暗或由暗到亮，采用的是脈寬pwm法。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作pwm波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占

6、空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化?？梢酝ㄟ^調(diào)整pwm的周期、pwm的占空比而達到控制充電電流的目的。這次設(shè)計利用51單片機產(chǎn)生占空比可變的矩形波，當產(chǎn)生此矩形波的i/o通過濾波電路再與led燈相連接后，由于輸出矩形波占空比不斷變化，那么一個周期內(nèi)有一部分時間led導(dǎo)通，一部分時間截止，從整體來看有一個平均電壓，因為pwm信號頻率周期很高，我們無法通過肉眼來觀察到每一個周期led燈亮滅的變化過程，所以通過平均電壓的方式來決定led燈的亮的程度。隨著波形占空比的不斷變化，led燈也會有著由暗到亮或由亮到暗的不斷變化。以下是基本原理電路圖：2、 程序設(shè)計思路采用單片機定時器產(chǎn)生

7、pwm波，然后控制led燈的亮度。首先對定0賦初值，使之中斷（定時）5ms，再讓其中斷10次（次數(shù)可設(shè)定，只是輸出波占空比變化快慢不同而已），再定義兩個變量cc=0，ee=10h（不同的值會有不同的周期，即pwm波的周期，周期不能太大，否則會閃爍）。cc+，ee-，當cc=10h，ee=0時再cc-，ee+。在主程序中令p2.0口當cc從0到10h的時間為高電平，而ee從10h到0的時間為低電平，由于定時器的中斷，cc不斷增加，ee不斷減少，則高電平時間越來越長，低電平時間越來越短（總周期不變）。為了反映出定時器中斷對脈沖變化的影響，在p1.0口接一按鍵，按住時p1.0低電平，中斷次數(shù)25次，

8、125ms脈沖變化一次，可看到波形占空比變化較慢，按鍵松開時p1.0高電平，中斷10次，則波形占空比變化較快。以下是實驗仿真電路圖：兩個三極管有驅(qū)動作用，電感和電容起濾波作用，保證led不至于太過閃爍而看不清亮度變化。3、 總體方案設(shè)計 基于c51單片機和pwm調(diào)光的led臺燈以stc10f08xe作為主控芯片，設(shè)置為手動控制，分為兩檔，輸出不同的pwm占空比對led的電流進行控制，從而實現(xiàn)了對光度的手動調(diào)節(jié)。原理框圖如下：ledpwm單片機手動控制3.1 主控電路：主控電路采用stc10f08xe作為主mcu。stc10f08xe是一款八位，片內(nèi)有rom/eprom的單片機，其硬件結(jié)構(gòu)具有功

9、能部件種類全，功能強等特點。這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、實用可靠。用stc10f08xe單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如下圖所示。本設(shè)計所選用的晶振為12mhz，晶振電容為30pf。3.2 led驅(qū)動 led的亮度受電流控制，通過控制電流調(diào)節(jié)led燈的亮度。利用公式可知，利用調(diào)整pwm不同的占空比就可以控制電流的大小。電流通斷的變化用nmos管k2717實現(xiàn)，三極管9014提供驅(qū)動k2717的電流，pwm由p2.0輸出，低電平有效。如下圖所示：3.3 手動控制手動控制分為兩檔，對應(yīng)與key1與key2兩個按鍵（key3、key4無實際功能）。如下圖所示：4、

10、 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計該系統(tǒng)控制程序主要包含系統(tǒng)初始化程序、實時時鐘芯片處理程序、鍵盤檢測與處理程序、鬧鐘中斷以及定時器產(chǎn)生pwm程序構(gòu)成。4.2 控制程序代碼/*/ 利用定時器控制產(chǎn)生占空比可變的 pwm 波/ 按k1，pwm值增加，則占空比減小,led 燈漸暗。/ 按k2，pwm值減小，則占空比增加,led 燈漸亮。/ 當pwm值增加到最大值或減小到最小值時，蜂鳴器將報警。/*/#include #include sbit k1 =p32 ; /增加鍵sbit k2 =p33 ; /減少鍵sbit beep =p23 ; /蜂鳴器unsigned char pwm=0x7f ;

11、 /賦初值void beep();void delayms(unsigned char ms);void delay(unsigned char t);/*/void main() p1=0xff; tmod=0x21 ; th0=0xfc ; /1ms延時常數(shù) 12m tl0=0x18 ; /頻率調(diào)節(jié) th1=pwm ; /脈寬調(diào)節(jié) tl1=0 ; ea=1; et0=1; et1=1; tr0=1 ; while(1) do if(pwm!=0xff) pwm+ ;delayms(10); else beep() ; while(k1=0); do if(pwm!=0x02) pwm- ;

12、delayms(10); else beep() ; while(k2=0); /*/ 定時器0中斷服務(wù)程序./*/void timer0() interrupt 1 tr1=0 ; th0=0xfc ; tl0=0x66 ; th1=pwm ; tr1=1 ; p1=0x00 ; /啟動輸出/*/ 定時器1中斷服務(wù)程序/*/void timer1() interrupt 3 tr1=0 ; p1=0xff ; /結(jié)束輸出/*/蜂鳴器子程序/*/void beep() unsigned char i ; for (i=0 ;i100 ;i+) delay(100) ; beep=!beep ; /beep取反 beep=1 ; /關(guān)閉蜂鳴器 delayms(100); /*/ 延時子程序/*/ void delay(unsigned char t) while(t-) ; /*/ 延時子程序/*/void delayms(unsigned char ms) unsigned char i ; while(ms-) for(i = 0 ; i 120 ; i+) ; /*/五、總結(jié)基于c51單片機和pwm調(diào)光的led燈以stc10f08xe作為主控芯片，通過輸出不同的pwm占空比實現(xiàn)了對光度的手動調(diào)節(jié)。該led燈具調(diào)