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单片机控制220V灯泡亮暗实践报告.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.21M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    基 于 51 单 片 机 控 制 灯 泡 亮 度 ******** *******
    目录 一、51 单片机及其特点---------------------------------------1 二、基本控制原理-------------------------------------------1 2.1.系统控制基本原理--------------------------------------------2 2.2.按键控制单元------------------------------------------------2 2.3.过零检测组件------------------------------------------------2 2.4.驱动电路单元------------------------------------------------3 三、总电路原理图-------------------------------------------4 四、系统软件（控制程序）-----------------------------------5 五、元器件参数列表-----------------------------------------8
    基于 51 单片机控制灯泡亮度 一、51 单片机及其特点 8051 单片机最早由 Intel 公司推出，其后，多家公司购买了 8051 的内核， 使得以 8051 为内核的 MCU 系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛，有人 推测 8051 可能最终形成事实上的标准 MCU 芯片。 51 系列特点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称 作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片 内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进 行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机 也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。51 系列在片内 RAM 区间 还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址 20H～2FH，它 既可作字节处理，也可作位处理作位处理时，合 128 个位，相应位地址为 OOH～ 7FH，使用极为灵活。 总体来看 51 单片机有以下特点：有优异的性能价格比;集成度高、体积小、 有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构， 减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其 体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作;控制功能 强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、 I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同 一档次的微机;低功耗、低电压，便于生产便携式产品;外部总线增加了 I C(Inter-Integrated Circuit)及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总 线方式，进一步缩小了体积，简化了结构;单片机的系统扩展和系统配置较典型、 规范，容易构成各种规模的应用系统。 二、基本控制原理 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制器通过单 片机控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。双向可控硅的 特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压 过零点)时，它会自动关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信 号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。调光的实现方式就是在过零点后 一段时间才触发双向可控硅开关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短， 灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。
    控制部分：选择可多次写入的可编程器件——ATMEL 的 AT89C51 单片机。 驱动部分：要驱动的是交流，可以用继电器或光耦+可控硅来驱动。可控硅 在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器 那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可 控硅控制。 负载部分：本电路以单片机控制白炽灯的亮度变化。 C1 30p C2 30p XTAL1 XTAL1 12MHZ XTAL2 XTAL2 RST VCC RST C3 10u R1 10k 19 18 9 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 80C51 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 P2.1 P2.2 P3.0 P3.2 2.1.系统控制基本原理 按键控制单元 过零检测组件 驱动电路单元 负载（白炽灯） CPU 80C51 控制基本原理图 2.2.按键控制单元 按键单元采用高电位无效低电位有效地输入方式，使得输入的电流不大，保 护单片机芯片安全。按键操作有两种方式：一种是短时间按动按键，只调整一个 台阶(亮或暗)；另一种是长时间按住按键，根据时间长度连续调整亮暗变化。 2.3.过零检测组件 由于系统采用的是延时给脉冲的工作方式，必须准确计算延时的时间，延时 必须每次在工频信号的过零点开始算起，因此需准确采集工频信号的零点。下图 为过零检测的电路图：
    工频信号经整流、二极管、光耦后会输出一个频率为 100Hz 的脉冲信号， 过零检测原理 脉冲对应工频信号的过零点。此脉冲信号作为系统的中断输入（P3.2 口），控制 过零信号波形时序图 延时计算的开始。 2.4.驱动电路单元及负载 系统采用双向可控晶闸管控制电路通断，给脉冲后管子导通，过零后自动关 断。脉冲的给定是在中断延时到后有 CPU 的 P3.0 口输出到驱动电路，控制管子 导通。负载则为一盏白炽灯（或纯阻性负载）。触发信号电路如下图:
    主电源导通区间和触发信号时序关系 触发信号直接决定晶闸管的导通时间，从而控制主电源输出有效值，间接调 控灯泡亮暗。 三、总电路原理图 同步信号作为系统的中断输入（经全桥整流 DB107，光耦隔离 P521，从 P3.2 口输入），控制延时计算的开始；8051 执行程序，触发信号由 8051 的 P3.0 口提 供一个输出控制脉冲，再经光耦 MOS3022 间接控制电源导通。 VCC R4 10k R3 10k R12 10k P2.0 P2.1 P2.2 AC1 AC2 U4 L401E3 AC1 AC2 R7 5.1K P3.2 P3.0 VCC R8 5.1k R9 270 U5 1 2 MOC3022 6 4 R10 180 R11 1k P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 P2.1 P2.2 P3.0 P3.2 XTAL1 XTAL2 RST XTAL1 XTAL2 12MHZ RST R1 10k VCC C1 30p C2 30p C3 10u  AC1 AC2 R5 R6 30k 30k U2 KBP206 U3 A 1 2 TPL521 19 18 9 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 U1 XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 80C51 VCC 6 5 4 主电路原理 四、系统软件（控制程序）
    0000H MAIN 0003H OUTPUT 0050H SP,#30H IT0 EA EX0 R0,#7FH ORG SJMP ORG AJMP ORG MAIN: MOV SETB SETB CLR MOV UNHOLD: ORL P2,#01H LCALL DELAYKEY C,P2.0 UNHOLD MOV JC CLR C START: ORL P2,#01H LCALL DELAYKEY MOV JNC SETB MOV ORL C,P2.0 UNHOLD EX0 P1,R0 P2,#06H LCALL DELAYKEY JNB P2.1,UPR0 ;主程序入口 ;中断输出子程序入口 ;初始化，设置中断 ;初始亮度为中间值 ;开机键扫描 ;低电平开机 ;开机运行程序 ;关机键扫描 ;低电平关机 ;开中断 ;档位变化键扫描 ;进入降低亮度子程序
    JNB AJMP UPR0: MOV ADD JC MOV LJMP UPFULL: MOV LJMP DOWNR0: MOV SUBB JC MOV LJMP P2.2,DOWNR0 ;进入增加亮度子程序 ;判断极值 START A,R0 A,#0FH UPFULL R0,A START R0,#0FFH START A,R0 A,#0FH DOEMPUTY ;判断极值 R0,A START DOEMPUTY: MOV LJMP R0,00H START OUTPUT: PUSH SETB MOV ACC P3.0 A,R0 LCALL DELAY ;输出子程序
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