自動燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、 自動燈光控制系統(tǒng) 小組成員：楊龍 張糧雨 邱沙沙 組別：信科16組 目錄1. 方案論證與比較41.1. 數(shù)控部分：單片機(jī)的選擇41.2. 穩(wěn)壓部分：41.2.1. 開關(guān)器件的選擇。41.2.2. 驅(qū)動電路的選擇41.2.3. 光控部分42. 硬件設(shè)計(jì)52.1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖：52.2. 單片機(jī)系統(tǒng)52.3. 穩(wěn)壓系統(tǒng)62.4. 光控系統(tǒng)72.5. 原理分析及參數(shù)計(jì)算73. 軟件設(shè)計(jì)83.1.1. 整體軟件流程圖84. 測試數(shù)據(jù)84.1. 模式一：手動模式94.2. 模式二：自動模式94.3. 誤差分析105. 參考文獻(xiàn)10c語言程序設(shè)計(jì)譚浩強(qiáng)1051單片機(jī) 郭天祥10電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分康

2、華光106. 附件106.1. 元器件列表：106.2. 程序部分：116.2.1. 主函數(shù)部分116.2.2. 產(chǎn)生pwm波116.2.3. 兩種控制模式12摘要本設(shè)計(jì)采用宏晶公司的stc89c52單片機(jī)作為自動燈光控制系統(tǒng)的mcu控制器。系統(tǒng)以感光元件，鍵盤控制，顯示控制，pwm信號控制開關(guān)管irf540n導(dǎo)通等模塊組成。感光元件實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能控制后端負(fù)載燈泡的亮滅。單片機(jī)產(chǎn)生pwm波控制開關(guān)管對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用開關(guān)管具有較高的電壓轉(zhuǎn)換效率，有效控制燈泡明暗調(diào)節(jié)。以自動手動兩種可切換模式進(jìn)行輸入值設(shè)定實(shí)現(xiàn)燈泡明暗變化。關(guān)鍵詞：stc89c52單片機(jī) pwm波 開關(guān)管 感光開關(guān) 自動、手動燈

3、光明暗控制1. 方案論證與比較1.1. 數(shù)控部分：單片機(jī)的選擇 方案一：采用stc89c52作為自動燈光控制系統(tǒng)的控制核心。stc89c52單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格低廉。stc89c52可以通過定時(shí)器產(chǎn)生pwm波，通過調(diào)整其占空比來實(shí)現(xiàn)電壓控制。 方案二：采用msp430,引腳復(fù)雜，不易于手工焊接，成本相對較高，不 適于本次試驗(yàn)。1.2. 穩(wěn)壓部分：1.2.1. 開關(guān)器件的選擇。（1） 方案一：選擇bjt作為開關(guān)器件。選用npn或者pnp型晶體管作為功率開關(guān)，這種方式開關(guān)飽和導(dǎo)通時(shí)集-射極導(dǎo)通電阻非常小，開關(guān)損耗較小。但是驅(qū)動功率

4、與輸出功率成正比，需要有較大的驅(qū)動電流。（2） 方案二：采用irf540n作為開關(guān)器件。選用p溝道或者n溝道的irf540n作為功率開關(guān)，需要的驅(qū)動功率小，而且輸出功率較大。（3） 方案三：選用igbt作為開關(guān)器件。igbt集bjt與mosfet的優(yōu)點(diǎn)于一身，適合在大功率、超大功率的場合使用。igbt成本要高。綜合以上比較，本設(shè)計(jì)電源屬于中小功率，且用單片機(jī)產(chǎn)生pwm驅(qū)動，驅(qū)動功率不高，因此選擇方案二1.2.2. 驅(qū)動電路的選擇方案一：采用自激式開關(guān)穩(wěn)壓方式。這種方式開關(guān)管即作為功率開關(guān)，又兼作pwm驅(qū)動信號產(chǎn)生的振蕩管。這種方案中開關(guān)管工作在諧振狀態(tài)。它具有內(nèi)部損耗小，轉(zhuǎn)換效率高、低成本等特

5、點(diǎn)。但是工作可靠性差，不便于控制的缺點(diǎn)。同時(shí)，這種方式的開關(guān)電源輸出功率較低。方案二：采用它激式方式，即通過mcu產(chǎn)生pwm控制信號來控制開關(guān)管的通斷，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整電壓的目的。這種方式具有工作穩(wěn)定、可靠、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。綜合上述比較，本設(shè)計(jì)需要能夠方便地調(diào)整電壓，并且能夠穩(wěn)定電壓，對可靠性要求較高，方案二比較適合，因此選擇方案二。1.2.3. 光控部分采樣電路如圖2.4所示。該部分將光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化成電壓值的變化，輸出給微處理器處理數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)使燈的亮度變化。，采樣電路應(yīng)該由光源產(chǎn)生電路和光敏電阻電路組成。光源產(chǎn)生電路可調(diào)節(jié)光的強(qiáng)度，而光敏電阻電路可以檢測光強(qiáng)的變化并將這種變化轉(zhuǎn)化

6、成電壓值的變化。通過實(shí)際測量，光敏電阻在光強(qiáng)較大時(shí)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)（大約大于100千歐姆），而在光強(qiáng)逐漸變?nèi)醯那闆r下，電阻逐漸減小，利用分壓電路，其所分電壓值便逐漸減小，而輸出部分的電壓值逐漸增大。2. 硬件設(shè)計(jì)2.1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖：2.2. 單片機(jī)系統(tǒng) 圖2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 系統(tǒng)包括了時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵控制電路等。系統(tǒng)設(shè)置了16位的矩陣鍵盤來進(jìn)行模式一與模式二之間的切換，有數(shù)字鍵0-9，還包括小數(shù)點(diǎn)，刪除和確定按鍵。系統(tǒng)還提供了液晶顯示模塊、 數(shù)控部分利用對stc89c52編程實(shí)現(xiàn)對光控部分電路輸入電壓值分檔輸出05v，對按鍵輸出值提供0.05.0v電壓值得分檔輸出。在數(shù)控部分便實(shí)

7、現(xiàn)了由模擬轉(zhuǎn)數(shù)字在轉(zhuǎn)變成模擬量的過程。使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的實(shí)現(xiàn)2.3. 穩(wěn)壓系統(tǒng)2.4. 光控系統(tǒng) 3. 軟件設(shè)計(jì)3.1.1. 整體軟件流程圖4. 測試數(shù)據(jù)測試儀表：a數(shù)字電流表（采用3位半數(shù)字萬用表dt-9205）v數(shù)字電壓表（采用3位半數(shù)字萬用表dt-9205）4.1. 模式一：手動模式所測數(shù)據(jù)如表1所示。表 1 測試項(xiàng)目輸出值（v）實(shí)際測量值ui（v）顯示電壓值uo（v）誤差（%）分檔00001.001.001.010.01第一檔2.002.012.010第二檔3.002.993.000.01第三檔4.004.003.980.02第四檔5.005.094.991.96第五檔誤差計(jì)算與分析：

8、計(jì)算得，=0.02%。符合測試要求。4.2. 模式二：自動模式 所屬檔位測試項(xiàng)目第一檔第二檔第三檔第四檔第五檔輸出采集實(shí)際測量值ui（v）0.982.003.013.994.99顯示電壓值uo（v）1.001.963.033.995.10誤差（%）1.020.511.3500.01計(jì)算得，輸出采集電壓的誤差為 =0.3%，符合測試要求。4.3. 誤差分析 誤差主要來源有：1) pwm波控制開關(guān)管導(dǎo)通不迅速；2) 開關(guān)管收溫度影響引起誤差；3) 負(fù)載（燈泡）因溫度升高而引起的誤差；5. 參考文獻(xiàn) c語言程序設(shè)計(jì)譚浩強(qiáng) 51單片機(jī) 郭天祥電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分康華光6. 附件6.1. 元器件列表：

9、lm3991res200k4switch31602液晶16.2. 程序部分：6.2.1. 主函數(shù)部分void main()uchar i=1;enable(0x01);l1602_init();l1602_string(1,1,"mode:");l1602_string(2,1,"voltage:");while(1) if(choose=0)delay(20);if(choose=0)switch(i)case 1:manual_mode();i+;m=0;break;case 2:auto_mode();i=1;break;6.2.2. 產(chǎn)生pwm波

10、/*中斷程序*/pwm波生成，t0中斷void pwm_t0(void) interrupt 1th0=(65536-25)/256;tl0=(65536-25)%256; time_pwm+; if(time_pwm < high_pwm) p3_0=1; if(time_pwm=high_pwm) p3_0=0; else if(time_pwm=t_pwm) p3_0=1; time_pwm=0; 6.2.3. 兩種控制模式void manual_mode() /手動模式 l1602_string(1,6,"manual");l1602_string(2,9,&

11、quot; ");high_pwm=85;t_pwm=500;while(1)if(int_part=0)delay(20);if(int_part=0)m+;switch(m)case 1:l1602_string(2,9,"1.0v");high_pwm=85;timer_int();xiaoshu();break;case 2:l1602_string(2,9,"2.0v");high_pwm+=83;xiaoshu();break;case 3: l1602_string(2,9,"3.0v");high_pwm+=84;xiaoshu();break;case 4: l1602_string(2,9,"4.0v");high_pwm+=85;xiaoshu();break;case 5: l1602_string(2,9,"5.0v");high_pwm+=86;m=0;break;if(choose=0)break; void auto_mode() /自動模式 l1602_string(1,