基于51单片机晶闸管调光设计正文.doc

1前言 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本设计通过单片机控制晶闸管的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。晶闸管又叫可控硅(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。本设计用到的双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。它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产生触发信号，触发信号产生时间的长短（触发角的大小）就决定了灯泡的亮度。 调光的实现方式就是在交流电源信号过零点后一段时间触发双向可控硅开关的导通，称这段时间为双向可控硅的触发角。触发角越大，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。这就要求确定交流电源同步信号的过零点，并以此为基础，控制触发信号触发角的大小，达到白炽灯亮度调节的目的。 本文是基于51单片机的晶闸管调光设计内容，本系统主要包括五大模块：交流电过零信号采集模块、按键控制模块、最小系统模块、晶闸管触发模块及显示模块。其中，由按键设置需要的导通角，经单片机AT89C52对按键数据进行运算处理，最后发出驱动晶闸管导通的脉冲使晶闸管导通，同时驱动LED显示导通角大小。 2总体方案设计 2.1方案论证 方案一：硬件电路设计由5个部分组成：过零信号采集电路，按键控制电路，AT89C52单片机系统，LED显示电路以及晶闸管电路。硬件电路设计框图如下图2.1所示。 AT89C52 过零信号显示电路 过零信号 显示电路 时钟电路 时钟电路 按键信号晶闸管触发 按键信号 晶闸管触发 复位电路 复位电路 图2.1 基于单片机的灯光调节系统硬件设计框图 方案二：电路基本组成就是滑动变阻器和灯泡串联，通过简单的电阻分压来改变灯泡的电压，从而改变灯泡亮度。电路框图如图2.2所示。 灯泡滑动变阻器器电源输入 灯泡 滑动变阻器器 电源输入 图2.2简单电路的灯光调解器设计框图 2.2方案比较及选择 方案一方案二都各有各的特点。方案一采用的是基于AT89C52单片机的电路设计，电路设计稍微复杂，元器件也较多，程序编写也有一定难度；方案二用到简单的电路知识，元器件非常简单，电路设计非常简单。但是由于电阻也要消耗能量并不能达到节能的目，且方案一能较为精确的对灯光亮度进行控制且能知道具体输出电压有效值，由于使用了单片机，后期还能根据自己意愿添加更多功能。综合以上的分析，选择方案一。 3单元模块设计 3.1 单片机模块 单片机AT89C52的功能介绍：AT89C52是一个低电压，高性能 HYPERLINK /view/22318.htm \t /_blank CMOS 8位 HYPERLINK /view/1012.htm \t /_blank 单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的 HYPERLINK /view/7641.htm \t /_blank Flash只读 HYPERLINK /view/421016.htm \t /_blank 程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（ HYPERLINK /view/3558.htm \t /_blank RAM），器件采用 HYPERLINK /view/110906.htm \t /_blank ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 HYPERLINK /view/178189.htm \t /_blank 指令系统，片内置通用8位 HYPERLINK /view/14045.htm \t /_blank 中央处理器和Flash HYPERLINK /view/1223079.htm \t /_blank 存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性：兼容MCS51指令系统；8k可反复擦写(1000次）Flash ROM；2个双向I/O口；256x8bit内部RAM；3个16位可编程