可控硅调光设计.docx
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可控硅调光设计
西南科技大学高等教育自学考试
毕业设计（论文）任务书
题目名称
基于单片机的可控硅调光系统设计
学生姓名
任柯芝
准考证号
题目来源
□社会实践□教师科研□实验室建设□其他
题目类型
□理论研究□应用研究□设计开发□其它
选题背景及目的
随时代的发展，生活节奏的加快，随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来愈高。
单片机在当今社会的应用无处不在，利用单片机控制灯具的实例也不胜枚举，可控制芯片业相当的多，而利用单片机控制灯具，达到人们预想效果的方法最为广泛。
由于单片机价格的低成本、高性能，外部电路简单的特点。
深受单片机爱好者及灯具控制制造商的青睐，所以本设计利用单片机对可控硅调光控制系统进行设计开发。
使灯具能更智能化的使用于人们日常生活。
工作任务及要求
从9月下旬开始选题，10月中旬到12月底进行论文的设计，主要任务就是先将本设计系统分为各个小的模块，对设计步骤内容的初步拟定，按照拟定方案制作设计的实物，通过实物调试来验证设计是否正确，找到设计中错误的地方进行修改。
然后按照格式要求完成设计的编写排版装订，交由指导老师检查，合格后签字。
时间安排
1、开题报告：
年月日至年月日2、完成初稿：
年月日至年月日3、答辩：
年月日至年月日
以上内容由指导教师填写
指导教师字签
教师姓名：
年月日
助学点审核
审核意见：
年月日组长签字：
学生接受任务签字
接受任务时间：
年月日学生签名：
西南科技大学高等教育自学考试
毕业设计（论文）申报表
学生姓名
任柯芝
性别
男
年龄
21
准考证号
学生住址
联系电话
毕业设计（论文）题目名称
基于单片机的可控硅调光系统设计
拟请指导教师
指导教师职称
指导教师电话
1
指导教师单位
选题背景及目的
随时代的发展，生活节奏的加快，随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来愈高。
单片机在当今社会的应用无处不在，利用单片机控制灯具的实例也不胜枚举，可控制芯片业相当的多，而利用单片机控制灯具，达到人们预想效果的方法最为广泛。
由于单片机价格的低成本、高性能，外部电路简单的特点。
深受单片机爱好者及灯具控制制造商的青睐，所以本设计利用单片机对可控硅调光控制系统进行设计开发。
使灯具能更智能化的使用于人们日常生活。
工作任务及要求
月底进行论文的设计，主要任务就是先将1210月中旬到从9月下旬开始选题，本设计系统分为各个小的模块，对设计步骤内容的初步拟定，按照拟定方案制作设计的实物，通过实物调试来验证设计是否正确，找到设计中错误的地方进行修改。
然后按照格式要求完成设计的编写排版装订，交由指导老师检查，合格后签字。
时间安排
1、开题报告：
年月日至年月日2、完成初稿：
年月日至年月日3、答辩：
年月日至年月日
助学中心评审意见
主考院校评审意见
西南科技大学高等教育自学考试
毕业设计（论文）进度检查及成绩评定表
日期
工作内容
执行情况
指导教师签字
生学姓名
任柯芝
专业班级
准考证号
绩成总汇
评分项目
评分
%比例（）
分数
总分
指导教师评分
40
评阅教师评分
30
答辩小组评分
30
指导教师毕业设计（论过文）
程评语
评分
签字：
年月日
评阅教师毕业设计（论成文）
果评语
评分
签字：
年月日
答辩组毕业设（论计
答文）
辩评语
评分
月签字：
年日
主考院校评审意见
日月年盖章
西南科技大学毕业设计
要摘随时代的发展，生活节奏的加快，随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来愈高。
单片机在当今社会的应用无处不在，利用单片机控制灯具的实例也不胜枚举，可控制芯片业相当的多，而利用单片机控制灯具，达到人们预想效果的方法最为广泛。
由于单片机价格的低成本、高性能，外部电路简单的特点。
深受单片机爱好者及灯具控制制造商的青睐，所以本设计利用Atmel公司的AT89S52单片机对可控硅调光控制系统进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用编程语言进行软件编程，并用实验板进行演示、验证。
本文介绍了用单片机通过控制可控硅的导通来调节白炽灯亮度的基本原理和具体实现的方法。
文中包括各部分的电路图和必要的说明。
在介绍本单片机的发展情况基础上，说明了本设计实现的功能，以及实验板硬件情况，并对各功能电路进行了分析。
详细对软件编程流程以及调试进行了说明，并进行了分析及校正。
实验证明效果良好，可以投入使用。
关键词：
单片机调光控制可控硅
I
西南科技大学毕业设计
Summary
Withthedevelopmentofthetimes,theacceleratedpaceoflife,with
theautomation,thedevelopmentofintelligenttechnology,moreandmore
intelligenthighdegreeofmechanicalandelectricalproducts.
SCMalsonumerousapplicationsintoday'ssocietyeverywhere,SCM
controllampsinstance,canbequiteamulti-controllerchipindustry,
andtheuseofsingle-chipcontrollighting,liveuptothemostwidely
usedmethodoftheexpectedresults.Asthepriceoflow-costsingle-chip,
highperformance,simpleexternalcircuitcharacteristics.BySCMlovers
andlightingcontrolmanufacturer'sfavor,sothedesignusesAtmel's
AT89S52microcontrollertriacdimmingcontrolsystemdevelopment,design
thehardwarecircuittoachievethedesiredfunctionality,application
softwareinassemblylanguageprogramming,andexperimental
demonstrationboardtoverify.
ThispaperintroducesthebasicprinciplesoftheMCUthroughcontrol
thyristorconductiontoadjustthebrightnessofincandescentand
specificmethodstoachieve.Includingcircuitpartsofthetextandthe
necessaryinstructions.Inthedevelopmentofthemicrocontrolleronthe
basisofintroduction,describesthedesignandimplementationofthis
function,andexperimentalboard'shardware,andthefunctionalcircuits
areanalyzed.Formoreonthesoftwareprogramminganddebuggingprocesses
aredescribedandanalyzedandcorrected.Experimentalresultsprovethat
good,youcanputtouse.
Keywords:
SCMSCRdimmingcontrolII
西南科技大学毕业设计
摘要..............................................................I
前言..............................................................1
第一章设计方案选择................................................2
1.1调光方案选择.................................................2
1.2过零点信号采集电路...........................................2
1.3本章总结.....................................................3
第二章设计任务分析................................................4
2.1课题背景....................................................4
2.2课题意义.....................................................4
2.3设计任务...................................................5
2.4系统操作说明.................................................5
2.5本章小节.....................................................6
第三章系统硬件设计................................................7
3.1芯片的选择..................................................7
3.2实验板电路原理图............................................7
3.3功能电路分析................................................8
3.3.1过零点采集电路.........................................9
3.3.1单片机的输入信号及输出脉冲............................10
3.3.3可控硅出发电路........................................11
3.3.4电源模块.............................................12
3.4本章小结..................................................13
第四章系统软件设计...............................................14
4.1软件控制分析..............................................14
4.2系统实现流程..............................................14
4.2.1主程序流程............................................14
4.2.2系统子程序............................................15
4.3本章小节...................................................17
第五章系统调试...................................................18
5.1硬件调试....................................................18
5.2调试方法....................................................20
5.2.1硬件调试..............................................20
5.2.2软件调试..............................................21
5.3在调试过程中遇到的问题及解决方法............................24
5.4本章总结....................................................25
结束语.............................................................26
参考文献...........................................................27
致谢...............................................................28
附录A：
程序清单...................................................29
附录B：
实验板电路图...............................................33
III
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前言
二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过，这种电脑通常指个人计算机，简称PC机。
还有一类大多数人不怎么熟悉的计算机，这就是把只能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。
顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路即可进行简单运算和控制。
他的出现是近代计算机发展史上的一个里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机的机体里面，起着有如人脑的作用。
单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未有的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。
他的这些优点为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。
彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深的融入我们每个人的生活之中。
不但如此，他还能大大地提高这些产品的只能性、易用性及节能性等主要性能指标，在给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量，同时，也在很大程度上的降低了生产成本。
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第一章设计方案选择
1.1调光方案选择
1.NXP调光
NUP公司的UBA2014是用于CFL600V驱动IC火线电压高达270V（RMS）,它采用650V双极CMOSDMOS功率技术制造，提供两个单独的功率MOSFET,可调预热时间和电流，可驱动多种类型灯。
2.PWM调光方案
脉宽调制（PWM）是利用微型处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、通信、功率控制与变换等方面。
PWM调光方案采用大功率恒流驱动方案，可实现对LED白炽灯的PWM多级调光控制;同时，系统兼有时间日历、温度检测、液晶显示、声光闹钟等多项功能。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
此外，许多微型控制器和一些其他很多产品都已经在芯片上包含了PWM控制器，简单的说PWM就是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码，PWM信号任然是数字的，因为在给定的任何时刻直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。
电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲系列被加到模拟电路上去的，通的时候即是直流电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
由于对NXP调光不熟悉，相对来说对单片机较为熟悉，上课也了解过，说以选择PWM调光方案。
1.2过零点信号采集电路
交流电源同步信号的产生如图1-1电路所示，图中的同步信号就是我们需要的交流电压过零点信号。
2
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过零点采集电路图图1-1
，因为图1-2-端引一个大电阻到测试系统的“地”分别从差分输入的+端和由于二极管限幅，是单电源放大考虑到0-VCC-1.5V，LM358的共模输入信号范围，又因为对于去其中间电平连接到地，正负端对地输二极管两端电压最多0.7V所示，该电路可以实现设计-0.35到+0.35。
最终电路如图1-2入的电压范围为功能。
芯片的应用也便于了解，所以选测图DF107因为图1-1的元件不齐全，对电路。
1-2
1-2过零点检测电路图本章总结1.3调光进行了简要的说明，并结合实际情况对此次任务的方案调光和PWMNPX本章对进行选择。
3
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第二章设计任务分析
2.1课题背景
单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。
由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机有两种基本结构：
一种是在通用微型计算机中广泛采用的，程序存储器和数据存储器共用一个存储器空间的结构，称为“冯·诺依曼”（VonNeumann）结构。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为“哈佛”（Harvard）结构，目前的单片机采用此种结构为多。
本文讨论的通过单片机控制可控硅导通角来调节白炽灯亮度的基本原理和具体实现方法。
文中包括部分的电路图和必要的说明。
通过调节白炽灯的亮度可以扩大白炽灯的适用范围，以不同的光亮出场不同的地方，更好的应用与社会。
2.2课题意义
在日常生活和工作中，我们经常用到调光技术，比如尼特智能家居”的智能照明系统中有一种“调光智能开关”，而现在随着人们生活的提高以及对家居功能需求的不断增加，目前部分高档小区已经配套了比较完善的智能家庭网络，现在智能家居业越来越丰富，只是看人们的生活水平和接受程度快慢。
我觉得前景还是可以的，目前有钱人也越来越多了，当然对生活质量的要求也越来越高了。
随着单片机性价比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛。
大则可以构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能；小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。
它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构成各种各样、功能各异的微电子产品。
随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备4
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都有自己的控制器，使用起来很不方便。
这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。
根据这种实际情况，设计了单片机控制可控硅调光器，比如舞台灯光有时明有时暗，人们经常上网，电脑屏幕对眼睛的伤害也很大，但是人们又离不开电脑，所以通过调光控制电脑的亮度，可以减少对眼睛的伤害，各个地方对灯光亮度的要求也不同。
所以用单片机可控硅调灯光亮度，可以方便人们的生活。
2.3设计任务
制品名称：
可控硅调光控制器
制品材料：
单片机
设计时间：
60天
制品作用：
通过单片机控制可控硅的通断，来实现对灯光进行调节。
任务实施
1.设计并分析可控硅调光电路
2.利用万用表对元件的性能进行检测
3.分析各模块电路的性能工作情况
4.用Protel99SE绘制出可控硅调光电路原理图
5.能够采用手工焊接的方法制作可控硅控制电路板
6.对可控硅调光电路进行组装与调试
基本功能：
可以控制灯泡的亮度、闪烁等。
扩展功能:
系统可以增加一个温度传感器，实现对温度进行测量，来调节电风扇转速的大小或调节空调的温度的高低。
也可以用于控制机床的转速，使机床能有更好的适应性。
2.4系统操作说明
按下K1时系统启动，此时可以进行调光，按下K3系统，可以将灯光加亮，按下K4可以将灯光减弱，按下K2系统停止。
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2-1图按键控制电路图
2.5本章小节对单片机用可控硅调光的设计任务和课题意义，本章主要介绍了课题背景、对本系统的基优点及结构作了简要叙述，也对本系统的应用及概况进行了说明。
本功能、扩展功能进行了介绍，也对本系统的基本操作进行了一些介绍。
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第三章系统硬件设计
3.1芯片的选择
本设计选用AT89S52芯片，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K（0000H～1FFFH）在线系统可编程Flash存储器。
片上Flash允许程序存储器在线编程，也适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、高效的解决方案。
图3-1单片机引脚图
3.2实验板电路原理图实验板电路结构框图如图3-2所示，原理电路图见附录A。
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可控硅触发可控硅出发
单时钟电
灯泡亮键盘电
过零点检复位电路
实验板结构框图图3-2
功能电路分析3.3
复位电路1
信号为低电平时，实验板为RESET3-3所示为实验板的复位电路，当如图信号为高电平时，实验板为复位或下载程序状态。
由于RESET工作状态，当的功能，即
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