基于单片机实现的普通灯泡调光控制器 - 图文

基于单片机实现的普通灯泡调光控制器

一、实验要求：

用单片机控制一个普通灯泡的亮度，一路开关控制普通灯泡电源的通断，另外两路开关分别控制普通灯泡亮度的增加和减小。

二、调光控制器实验原理：

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。

三．硬件部分及实验原理图：

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。

（一）硬件设计 1、I/O 通道的设计： （1）同步信号采集电路：

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。

图中整流后的波形中的水平虚线表示光耦P521输入二极管的门限电压。如图：

P521引脚图

整流输出过零点波形图

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），控制延时计算的开始。

（2）可控硅触发电路：

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。

L1_D是单片机输出的触发信号，该信号通过光控可控硅MOC3022去驱动可控硅BT136。

MOC3022是DIP-6封装的光控可控硅。其1、2脚分别为二极管的正负极，4、6脚为输出回路的两端,3、5脚不用连接。如图：

MOC3022引脚图

BT136一般有最大电流的0.05就可以保证可靠触发。如图：

BT136外形图

触发信号电路图:

主电源导通区间同步信号触发信号时序图

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。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。 （二）单片机及其特点

80C51有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。80C51的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，和128B的数据存储器(RAM)组成。 80C51单片机的基本组成框图见图：

XTAL2时钟电路XTAL1RAM128BSFR 21个定时个/计数器2VccCPUROM/EPROM/Flash 4KB总线控制中断系统5个中断源2个优先级串行口全双工1个4个并行口VssRSTEAPSENALEP0P1P2P3 80C51单片机结构 8051单片机主要由以下几部分组成： （1）. CPU系统

8位cpu，含布尔处理器； 时钟电路； 总线控制逻辑。

（2）. 存储器系统

4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至64KB）； 128字节的数据存储器（RAM，可再外扩64KB）； 特殊功能寄存器SFR。 （3）. I/O口和其他功能单元 4个并行I/O口； 2个16位定时计数器； 1个全双工异步串行口；

中断系统（5个中断源，2个优先级）。 80C51单片机主要特性

1. 一个8 位的微处理器(CPU)。

2. 片内数据存储器RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89 系列单片机最多提供1K 的RAM。 3. 片内程序存储器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前单片机的发展趋势是将RAM 和ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的89 系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。

4. 四个8 位并行I／O 接口P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。 5. 两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52 系列单片机都会提供3 个16 位定时器/计数器。

6. 五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5 个中断源，例如SST89E58RD 就有9 个中断源。

7. 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I／O 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。

8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz，因而大大的提高了指

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