1、基于單片機的照明系統限制日期:課程設計單片機課程設計基于單片機的照明限制系統電氣信息工程學院測控系2021年7月8日指導教師課程題目院系專業班級學生姓名學生學號東北石油大學課程設計任務書課程單片機課程設計題目基于單片機的照明限制系統專業姓名學號一、任務設計一款基于AT89C51單片機室內照明系統,實現八盞等一次點亮,即每按下一次開關就點亮一盞燈,八盞燈全亮后,重復操作.先用單片機直接驅動八盞LED燈點亮,再通過繼電器驅動大功率的照明燈點亮.二、設計要求1用單片機實現八盞LED燈開關限制點亮.2用繼電器將小功率限制轉化為大功率限制,驅動照明燈按開關限制點亮.3寫出詳細的設計報告.4給出全部電路和

2、源程序.三、參考資料1吳金戎,沈慶陽.8051單片機實踐與應用M.北京：清華大學出版社,2002.2朱清慧.Proteus教程一一電子線路設計、制版與仿真M.北京：清華大學出版社；2021.3孫涵芳,徐愛卿.單片機原理及應用M.北京:航空航天大學出版社,1996.4胡耀斌,蔣彥,朱慧玲.室內大面積照明的節能限制研究J.電測與儀表,2007(11):32-35.5張慶雙.經典實用電路大全M.北京：機械工業出版社,2021.完成期限2021.629至2021.7.8指導教師專業負責人2012年6月29日第1章緒論？昔誤!未定義書簽.1.1LED燈介紹？昔誤!未定義書簽.1.2單片機的應用？昔誤!未

3、定義書簽.1.3本設計任務？昔誤!未定義書簽.第2章總體方案論證與設計？昔誤!未定義書簽.2 .1LED顯示電路錯誤!未定義書簽3 .2繼電器限制電路錯誤!未定義書簽2.3總體硬件組成框圖？昔誤!未定義書簽.第3章系統硬件設計？昔誤!未定義書簽.1 .1LED燈電路硬件設計錯誤!未定義書簽3.2照明電路設計？昔誤!未定義書簽.第4章系統的軟件設計？昔誤!未定義書簽.4.1程序設計？昔誤!未定義書簽.第5章系統調試與測試結果分析？昔誤!未定義書簽.5.1使用的儀器儀表錯誤!未定義書簽5.2系統調試錯誤!未定義書簽5.3測試結果？昔誤!未定義書簽.結論？昔誤!未定義書簽.參考文獻？昔誤!未定義書簽

4、.附錄1程序錯誤!未定義書簽附錄2仿真效果圖錯誤!未定義書簽確1章緒論隨著電子技術的飛速開展,以單片機為根底的限制系統已經廣泛應用于工業,農業,交通,樓宇等領域,微型計算機作為限制系統的主體和核心已經逐步代替了傳統限制系統的常規電路.單片機技術的開展與成熟,也為基于單片機的照明限制系統的普及與應用奠定了根底.1.1LED 燈介紹LED(LightEmit11ngDiode),發光二極管,是一種固態的半導體器件,它可以直接把電轉化為光.LED的心臟是一個半導體的晶片,晶片的一端附在一個支架上,一端是負極,另一端連接電源的正極,使整個晶片被環氧樹脂封裝起來.半導體晶片由兩局部組成,一局部是P型半導

5、體,在它里面空穴占主導地位,另一端是N型半導體,在這邊主要是電子.但這兩種半導體連接起來的時候,它們之間就形成一個P-N結.當電流通過導線作用于這個晶片的時候,電子就會被推向P區,在P區里電子跟空穴復合,然后就會以光子的形式發出能量,這就是LED發光的原理.而光的波長也就是光的顏色,是由形成P-N結的材料決定的.本次課程設計使用的是小功率的發光二級管.1.2 單片機的應用由于單片機技術的不斷開展,目前單片機滲透到我們生活的各個領域,小到居民生活大到國家生產幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡.導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的限制,計算機的網絡通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時限制和數據處理,

6、廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的平安保證系統,錄像機、攝像機、全自動洗衣機的限制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都是利用開單片機電路進行限制實現的.本次課程設計只用單片機驅動照明電路.1.1.1單片機驅動點亮LED燈通過上述對LED等的介紹,LED燈屬于小功率的器件,所以其用的驅動電壓小、功率低,故能用單片機接小電壓直接驅動點亮.因此這里沒有復雜的驅動電路.1.2.2驅動點亮照明電路作為照明燈,必須使用功率較大的器件,才能到達照明的目的,但單片機出的功率小故不能直接驅動電路照明燈泡,所以必須加繼電器作為開關、12V交流電源以及三極管放大電流.用單片機將三極管導通,三極管產生的大電流用

7、來驅動繼電器,繼電器工作使照明電路導通,從而到達點亮燈泡的作用.1.3 本設計任務本設計任務為實現開關限制八盞LED等依次點亮,進而限制八盞照明燈依次點亮.次任務雖然簡單明了、操作方便、以實現,但其不失為居家照明用燈的一種照明電路.當然現行市場節能環保,功能全面的照明電路舉不勝舉,但簡單的小電路照明系統任占有它的一席之地.不及如此,通過此次對任務的設計,不僅從中學到了一些知識,也充分把理論與實踐結合起來,做到學以致用.本研究即以AT89C51單片機為核心,采用單片機直接限制小功率的LED燈,用繼電器作為開關限制大功率的照明燈泡.第2章總體方案論證與設計本系統采用單片機AT89C51為照明電路限

8、制中央,系統主要包括LED顯示電路、繼電器限制電路、按鍵電路等.下面對各模塊的設計逐一進行論證比擬.2.1LED 顯示電路由于二極管只能從正向導通,所以可以采用單片機輸出高電平點或單片機輸出低電平點亮.方案一:單片機輸出高電平點亮,將每一個LED發光管的正端接至單片機的一個I/O口,另一端通過電阻接地.這種方法可以直接驅動LED,原理簡單,驅動水平強,LED的亮度也可以通過限流電阻調節,非常方便,雖然此種方法太浪費單片機的I/O,但在本設計可以使用.方案二：單片機輸出低電平點亮,將每一個LED發光管的正端通過電阻接一個5V的電源,LED發光管的另一腳接I/O,當I/O為低電平時,點亮LED燈.

9、該方法占用單片機的資源與方案一相同.比擬以上兩種方案,由于單片機上電后各個口都處于高電平,這樣不利于單片機輸出高電平點亮,應選取方案二.2.1繼電器限制電路繼電器限制照明電路與LED燈的點亮方式相同,故采用與LED現實電路相同的限制方式,這里不再論述.2.2總體硬件組成框圖電器限制照明電路、開關限制電路?第3章系統硬件設計為使該模塊化LED顯示屏限制系統具有更加方便和靈活性,我們對系統的硬件做了精心設計.硬件電路包括LED燈電路、照明電路、開關限制電路等三大模塊.3.1LED 燈電路硬件設計LED燈電路模塊是實現照明電路的根底局部,LED燈的工作方式直接關系到照明電路的工作方式、功能實現程度等

10、.本次設計中LED的驅動是采用單片機直接設置各個口的上下電平來限制LED燈的亮滅.3.1 .1各口輸出電平方式開關前九次依次按下后輸出電平結果,其真值表如表3-1所示表3-1LED燈驅動電平開關按下次數電平輸出方式 P2.7P2.0亮燈個數1111111101211111100231111100034111100004511100000561100000067100000007800000000891111111013.2 .2LED驅動電路的設計LED燈接小電壓采用單片機直接驅動,原理圖如圖3-1所示圖 3-1LED 驅如圖3-18盞LED依次接到單片機89c51的P2口上,正向端通過1K電

11、阻接到5V電壓上.通過P2口輸出的上下電平,使LED發光.3.2照明電路設計單片機不能直接驅動功率較大的照明電路,這里必須采用繼電器限制電路來實現小電路向大電流的轉換.3.2.1繼電器工作原理繼電器是一種電限制器件.它具有限制系統又稱輸入回路和被限制系統又稱輸出回路之間的互動關系.通常應用于自動化的限制電路中,它實際上是用小電流去限制大電流運作的一種自動開關.故在電路中起著自動調節、 安全保護、 轉換電路等作用.其電路圖和Proteus中的圖如圖3-2所示.圖 3-2nDIDQloIEMLicK%注*11fl1ils低壓電懣低壓電懣pj.irxipzaWTI口jamnfFF3.7TIT.Iif

12、iCSI銜鐵電磁繼電器觸點銜鐵電磁繼電器觸點電磁鐵電磁鐵3.2.2照明電路工作電路圖照明燈泡使用繼電器作為開關驅動照明電路.三極管為使繼電器工作股接在繼電器的限制端.由于單片機輸出的是低電平信號有效股選用PNP型三極管,當單片機輸出低電平是三極管導通,電流流入繼電器,使繼電器工作,從而限制照明電路的亮滅,其電路連接圖如圖3-3所示：圖 3-3 照明電路第4章系統的軟件設計軟件是該照明電路限制系統按要求工作的重要組成局部,故程序的正確度直接決定功能的可實現性.這里用Kei1c遍寫C程序,運行后生產hex文件,將hex文件拷入模擬單片機中,使單片機工作.4.1 程序設計本系統中單片機89c51的主

13、要功能就是實現八盞LED燈和照明燈的按鍵點亮限制功能.程序為了實現同時點亮LED燈和照明燈,將猜用P0口和P2口同步執行相同的程序,再加以判斷開關程序,即先判斷開關是否閉合,假設閉合執行5ms延時后再判斷,假設任處于閉合這說明開關閉合.其主程序流程如圖圖 4-14-1所示.第5章系統調試與測試結果分析5.1使用的儀器儀表數字萬用表DT9203單片機仿真器WAVE6000燒寫器GF2100微機聯想Y4505.2 系統調試根據系統設計方案,本系統的調試共分為三大局部： 硬件調試,軟件調試和軟硬件聯調.由于在系統設計中存在驅動LED燈和照明燈兩種電路,所以分別對兩種電路逐級測試：LED驅動點亮的調試

14、,照明電路的驅動調試,最后將這兩個模塊組合后進行整體測試.5.2.1硬件調試對各個模塊的功能進行調試,主要調試各模塊能否實現指定的功能.5.2. 2軟件調試軟件調t采用keilc軟件及微機,將編好的程序進行調試,主要是檢查語法錯誤和生產hex文件.1 .2.3硬件軟件聯調將調試好的硬件和軟件進行聯調,把生成的hex文件拷入硬件電路的單片機中,主要調試系統的實現預期功能.5 .3測試結果此次系統設計結果較好,八盞LED燈和照明燈能實現根據開關按鍵每按下依次亮一盞的預期功能.LDE燈和照明燈由于采用相同的程序,故其也能達到同步電路的目的.因此根本實現了要求的功能.針對傳統照明電路一個開關限制一盞燈

15、的模式,本設計用單片機為核心實現一個開關對多盞燈的限制,即實現了資源的充分利用,也一改傳統,實現了照明電路的靈活限制.系統是以AT89C52單片機為核心,采用串口直接驅動LED燈,用繼電器作模擬開關間接驅動照明電路技術,實現了八盞燈的開關限制連續點鳧0通過對課題的研究與操作,不僅實現了課題任務要求,實現了預期的功能,更重要的是在完成設計時,我們充分利用了proteus軟件和keilc軟件,使我們對這兩款軟件有了初步的熟悉和學習,也使我們大體了解了模擬電路的設計流程,這將會對今后的學習大有幫助.通過軟硬件白仿真調試,實現了本次設計的根本功能：八盞照明燈和LED燈都由開關限制,每按一下開關便亮一盞

16、燈,當八盞等全亮后繼續重復點亮.當然如果將系統電路及軟件稍加修改,其功能不僅如此,那將會實現更多的功能,在實際中也將會更加有利用價值.1吳金戎,沈慶陽.8051單片機實踐與應用M.北京：清華大學出版社,2002.2朱清慧.Proteus教程一一電子線路設計、 制版與仿真M.北京： 清華大學出版社,2008.3孫涵芳,徐愛卿.單片機原理及應用M.北京：航空航天大學出版社,1996.4胡耀斌,蔣彥,朱慧玲.室內大面積照明的節能限制研究J.電測與儀表,2007(11):3235.5張慶雙.經典實用電路大全M.北京：機械工業出版社,2008.6張毅剛.單片機原理及應用M.北京:高等教育出版社,2003

17、:160-190.7馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計M.北京：北京航空航天大學出版社,2008.#include#defineucharunsignedchar?f(flag=2)P2=0 xfc;P3=0 x?附錄1程序e;P3=0 xfe;fc;if(f1ag=3)P2=0 xf8;P3=0 xf8;if(flag=4)P2=Oxf0;P3=0 xf0;?f(flag=5)P2=0 xe0;P3=0 xe0;if(flag=6)P2=0 xcO;P3=0 xc0;if(flag=7)P2=0 x80;P3=0 x80;?if(flag=8)P2=0 x00;P3=0 x00;if(f1a

18、g=9)P2=0 xfe;P3=0 xfe;flag=1;flag+;?f(flag=0)P2=0 xff;P3=0 xff;if(flag=l)P2=0 xfsbitkey=P1A0;ucharf1ag;voiddelay(uchardly)uchari,j;for(i=255;i0;i-);for(j=d1y;j0;j-);voidmain()whi1e(1)?if(key=0)delay(5);if(key=0)?whi1e(!key);附錄2仿真效果圖“u1rlKrk1rlKrkM.M.T T5.KS-5.KS- .3*T.3*TW2妥一馬事ESHESH: :EKUEKUw#:HM-,HM-,b-b-mirmirv-v-總量營工2i33U3M3U3Mz: