課程設(shè)計說明書 題 目： LED 調(diào)光燈亮度控制 院 （系）： 電子工程與自動化學院 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 2011 年 9 月 日 摘 要 亮度是工業(yè)中非常關(guān)鍵的一項物理量，在農(nóng)業(yè) ，現(xiàn)代科學研究和各種高新技術(shù)的開發(fā)和研究中也是一個非常普遍和常用的測量參數(shù)。亮度自動控制的原理主要是：將隨亮度變化而變化的物理參數(shù)，通過光傳感器轉(zhuǎn)變成電的或其他信號，傳給處理電路，最后轉(zhuǎn)換成亮度數(shù)值顯示出來。目前最具發(fā)展前景的燈光調(diào)節(jié)是加入自動控制原理，通過自動控制系統(tǒng)，按照給定參數(shù)對對象的反饋信息進行調(diào)節(jié)，從而滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。 本文介紹了以 處理芯片 STC1205A08S2為 核心 器件的亮度控制系統(tǒng)。 STC1205A08S2 是宏晶 以 公司研制的 51內(nèi)核為主的系列單片機 ， 這個芯片設(shè)計的時候就吸取其它 51系 列單片很容易被解密的教訓，改進了加密機制 。 關(guān)鍵詞 : 亮度控制； STC1205A08S2 ； Abstract Brightness is in the industry is the key of a physical quantity, in agriculture, modern scientific research and high technology research and development is also a very common and commonly measured parameters. Automatic brightness control principle is: With the brightness change of the physical parameters, the optical sensor into electrical or other signal, transmitted to the processing circuit, finally converted into brightness value is displayed. At present the most promising light adjustment is added to the theory of automatic control, the automatic control system, according to the given parameters of the feedback information to adjust, to meet the needs of industrial and agricultural production. This paper introduces the processing chip STC1205A08S2 as the core component of the brightness control system. STC1205A08S2 is Hong Jing to the company developed the 51 kernel series consisting mainly of single chip, the chip design when they absorb other 51 series monolithic easily decrypted lessons, improved the encryption mechanism. Keywords: T Brightness control ； STC1205A08S2 引言 . - 1 - 1 課程設(shè)計概述 . - 1 - 1.1 課程設(shè)計題目 . - 1 - 1.2 主要儀器設(shè)備 . - 1 - 2 硬件設(shè)計 . - 2 - 2.1 單片機部分 . - 2 - 2.2 亮度反饋部分 . - 2 - 2.3 按鍵部分 . - 3 - 2.4 串口下載部分 . - 3 - 2.4 LED 執(zhí)行部件 . - 3 - 3 軟件設(shè)計 . - 4 - 3.1 流程圖設(shè)計 . - 4 - 4 系統(tǒng)調(diào)試 . - 4 - 4.1 LED 執(zhí)行部分調(diào)試 . - 4 - 4.2 串口下載部分 調(diào)試 . - 4 - 4.3 LED 顯示 部分調(diào)試 . - 4 - 4.4 按鍵部分調(diào)試 . - 4 - 4 .5 系統(tǒng)調(diào)試 . - 5 - 5 總結(jié) . - 5 - 5.1 課程設(shè)計的過程 . - 5 - 5.2 解決問題 . - 5 - 5.3 心得體會 . - 5 - 參考文獻 . - 5 - 附 錄 . - 6 - - 1 - 引言 調(diào)光燈亮度 作為 一項 光 工參數(shù) ,在工業(yè)現(xiàn)場和過程控制中具有至關(guān)重要的作用。因而 ,各種以 光敏 作為傳感器的 光敏電阻和光敏二極管 普遍使用。本文介紹一種 以光敏電阻 和數(shù)據(jù) 處理 芯片 STC 構(gòu)成 的燈光亮度 自動 控制 系統(tǒng) 。 1 課程設(shè)計 概述 1.1 課 程設(shè)計題目 設(shè)計 LED 線性驅(qū)動電路和光敏管進行亮度測量電路，再用單片機設(shè)計控制器輸出PWM,調(diào)節(jié) LED 驅(qū)動功率，實現(xiàn)亮度的自動控制，通過鍵盤進行亮度設(shè)置，實際亮度可以實時顯示。 要求： 1、實現(xiàn)亮度可調(diào)； 2、控制精度 1%（ 50m）； 3、實現(xiàn)亮度閉環(huán)反饋控制。 *附加要求：通過 RS232 或 RS485 接口與 PC 機通信，在 PC 機上進行參數(shù)顯示和設(shè)置。 圖 1-1 溫度控制系統(tǒng)的基本組成 1.2 主要儀器設(shè)備 示波器（ YB4328D） 1 臺 直流穩(wěn)壓電源（ DF1731SC3A） 1 臺 數(shù)字萬用表 1 塊 PC 機 1 臺 測 光 敏感元件 1 個 傳感器 單片機系統(tǒng) 燈亮 鍵盤 顯示數(shù)碼管 - 2 - 2 硬件設(shè)計 整個系統(tǒng)以 芯片 STC1205A08S2 為核心部件。 在 STC 最小系統(tǒng)外圍添加了 串口下載部分、亮 度 測量部分 、鍵盤輸入部分 和 LCD 顯示部分 構(gòu)成的執(zhí)行部件 。 2.1 單片機部分 本設(shè)計選擇的單片機芯片是 STC1205A08S2，其原理圖如 2-1 所示。該芯片的 P2.0-3用作鍵盤數(shù)字量輸入，為了防止干擾使鍵盤處于低電平，加入了上拉電阻時按鍵未按下時始終處于高電平狀態(tài)； P1.0 作為 光敏電阻反饋數(shù)據(jù) 輸入端口； P0 口顯示數(shù)據(jù)輸出到 LCD1602 顯示； P1.4 作為 PWM 輸出端口 。 圖 2-1 STC 控制 系統(tǒng)原理圖 2.2 亮度反饋 部分 如圖 2-2 所 示 ，圖中 RF 為光敏電阻，它可更加接收到的 LED 燈光的亮度改變自身阻值。LED 燈變亮，其阻值越?。环粗?， LED 燈越亮，其阻值也越大。 圖 2-2 亮度反饋原理圖 - 3 - 2.3 按鍵部分 如圖 2-3 所示，通過按鍵可以增大、減小 LED 燈的給定值。給定值的不同，其亮度也不同。通過按鍵可把 LED 燈調(diào)節(jié)到合適的亮度。 圖 2-3 按鍵原理圖 2.4 串口下載部分 通過下圖 2-4 串口下載電路，可以將程序從 PC 機直接下載到板子上的 STC 中，比較方便。 圖 2-4 串口下載電路原理圖 2.4 LED 執(zhí)行部件 如下圖 2-3 所示， P1.4 輸出 PWM 輸出控制信號。，根據(jù)輸出電壓占空比不同，燈的亮度也不一樣。占空比越大，說明輸出電壓越大，燈就越亮；反之，占空比越小，即說明輸出電壓越小，燈就越暗。 - 4 - 圖 2-4 LED 執(zhí)行部件原理圖 3 軟件設(shè)計 3.1 流程圖設(shè)計 控制現(xiàn)場主程序流程圖設(shè)計如圖 3-1 所示 。 圖 3-1 程序流程圖 4 系統(tǒng)調(diào)試 4.1 LED 執(zhí)行 部分 調(diào)試 裝好元件， 接通電源，觀察 LED 是否發(fā)光。若發(fā)光，說明 LED 部分連接正確；若不發(fā)光，則說明此部分線路連接有問題 ，應(yīng)該 用萬用便 檢查 STC 第五腳，其電壓應(yīng)在 0-5V；還要檢查三極管三個腳是否連接正確。 4.2 串口下載部分 調(diào)試 把編好的程序通過次串口下載到 STC，若可以下載，則說明此部分連線正確；若不能下載，則檢查 RS232 各腳電壓是否正常。 4.3 LED 顯示部分 調(diào)試 將一個正確的顯示程序下載到單片機，觀察 LCD 是否按要求顯示。若按要求顯示，說明此部分可以正常工作；若不能顯示，則先檢查顯示器的好壞，其次檢查 其各腳的連接是否正確。 4.4 按鍵部分 調(diào)試 按下按鍵，觀察 LED 燈亮度是否有變化，若按要求變化，說明此部分正常工作；若不按要求變開始 LCD1602 和 AD 初始化 PWM 控制 LCD1602 顯示 按鍵按下 - 5 - 化，則應(yīng)先檢查有關(guān)按鍵部分程序是否書寫正確，其次檢查按鍵與 STC 的線路連接情況是否正確。 4 .5 系統(tǒng)調(diào)試 各個部分的調(diào)試完成以后，還需要對整個系統(tǒng)進行調(diào)試。 5 總結(jié) 5.1 課程設(shè)計的過程 首先在老師給我們上課的時候要認真聽講，做好筆記，了解 PI 控制和 PWM 控制，然后去圖書館和網(wǎng)上找相關(guān)資料，再找同學商量，交換意見，一起做好仿真。做好前面的事情后就可以做板子寫程序 了，對我們來說這是個比較大的工程，要有耐心和恒心。 5.2 解決問題 我們遇到的比較困難的問題基本上都是調(diào)試的問題。板子做好以后，下載了程序問題就來了，板子沒有反應(yīng)。這時候，我們不應(yīng)該著急，要先檢查板子上個焊點都是沒有虛焊和漏焊的，然后檢查是否有線短路，最后就是調(diào)試程序了。調(diào)試程序要分模塊來調(diào)，根據(jù)程序流程圖把每個模塊都調(diào)試好，在總的調(diào)試就可以了。 5.3 心得體會 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程 。 ”千里之行始于足下 ”。 通過這次課程 設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義 。 我今天認真的進行課程設(shè)計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ) 。 通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細致 ，以為任何的一個小錯誤都有可能讓我們懊惱一天， 我不禁時刻提示自己，一定 要 養(yǎng)成一種高 度負責，認真對待的良好習慣 。 短短三周是課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用 ， 想到這里， 我才明白學以致用不是一句簡單的話，實 踐才是真理。 最后，我要感謝我的老師們， 感謝你們的幫助，感謝你們的支持。 參考文獻 1 馬忠梅 ,馬 巖 ,張 凱 ,等 . 單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計 M . 北京 :北京航空航天大學出版社 ,1997. 2 譚浩強 C 程序設(shè)計 M . 北京 :清華大學出版社 ,1991 3 高海生 ,楊文煥 .單片機應(yīng)用技術(shù)大全 M.西南交通大學出版社， 1999-06. 4 徐愛鈞 彭秀華 .單片機高級 C51 應(yīng)用程序設(shè)計 M.北京：中國計量出版社， 2001. 5 馬盅梅 .單片機的 C 語言應(yīng)用程 序設(shè)計 M.北京：北京航空航天大學出版社 2003. - 6 - 附 錄 主要電路 PCB： 實物正面圖 實物正面圖 - 7 - 實物反面圖 實物反面圖 電路原理圖 電路原理圖 現(xiàn)場 ADuC512 程序 /*/ #include reg51.h #include intrins.h - 8 - #include LCD1602.H #define FOSC 24058052L #define BAUD 9600 sbit button1=P22； /按鍵 -減小亮度 sbit button2=P21； /按鍵 -增大亮度 sbit button3=P20 ； /按鍵 -確認 typedef unsigned char BYTE； typedef unsigned int WORD； WORD exp=300； BYTE REV=0； /*AD*/ /*Declare SFR associated with the ADC */ BYTE ch = 0； /ADC channel NO. sfr ADC_CONTR = 0xBC； /ADC control register sfr ADC_RES = 0xBD； /ADC hight 8-bit result register sfr ADC_LOW2 = 0xBE； /ADC low 2-bit result register sfr P1ASF = 0x9D； /P1 secondary function control register /*Define ADC operation const for ADC_CONTR*/ #define ADC_POWER 0x80 /ADC power control bit #define ADC_FLAG 0x10 /ADC complete flag #define ADC_START 0x08 /ADC start control bit #define ADC_SPEEDLL 0x00 /540 clocks #define ADC_SPEEDL 0x20 /360 clocks #define ADC_SPEEDH 0x40 /180 clocks #define ADC_SPEEDHH 0x60 /90 clocks/*- Get ADC result -*/ WORD GetADCResult(BYTE ch) - 9 - WORD ADC_R； ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START； _nop_()； /Must wait before inquiry _nop_()； _nop_()； _nop_()； while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG)； /Wait complete flag ADC_CONTR &= ADC_FLAG； /Close ADC ADC_R=ADC_RES*4+ADC_LOW2； /Return ADC result return ADC_R； /*平均值 */ WORD GetADCResult_P() WORD ADC_RP=GetADCResult(0)； BYTE i； for(i=0；i10；i+) ADC_RP=(ADC_RP+GetADCResult(0)/2； ADC_RP=ADC_RP*0.48828； return ADC_RP； /*- Initial ADC sfr -*/ void InitADC() /P1ASF = 0xff； ADC_RES = 0； ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL； Delay(2)； /*- showADC() - 10 - -*/ void showADC(WORD j,BYTE x) BYTE i,a3,k=7； for(i=0；i模糊值 WORD r； r=GetADCResult_P()； if(r0xf4) CCAP0H=0xf4； /*- Initial UART -*/ void InitUart() SCON = 0x5a； PCON=0x80； /8 bit data ,no parity bit TMOD = 0x20； /T1 as 8-bit auto reload TH1 = TL1 = -13； /Set Uart baudrate TR1 = 1； /T1 start running /*- Send one byte data to PC Input: dat (UART data) Output:- -*/ void SendData(BYTE dat) while (!TI)； /Wait for the previous data is sen TI = 0； /Clear TI flag SBUF = dat； /Send current data /*- - 12 - Send a string to UART Input: s (address of string) Output:None -*/ void SendString(char *s) while (*s) SendData(*s+)； /*- -main()- -*/ void main() BYTE stp=5,ii,tab3； InitUart()； InitADC()； init_LCD()； gotoxy(1,0)； display_LCD_string( exp: stp: )； gotoxy