基于单片机的LED调光灯PID亮度控制.docx

喘球林也孑科被丈玲GUILINUNIVERSITYOFELECTRONICTECHNOLOGY课程设计说明书题目：LED调光灯亮度控制院（系）：电子工程与自动化学院专业：学生某某：学号：指导教师：2011年9月日亮度是工业中非常关键的一项物理量，在农业，现代科学研究和各种高新技术的开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。亮度自动控制的原理主要是：将随亮度变化而变化的物理参数，通过光传感器转变成电的或其他信号，传给处理电路，最后转换成亮度数值显示出来。目前最具发展前景的灯光调节是加入自动控制原理，通过自动控制系统，按照给定参数对对象的反馈信息进行调节，从而满足工农业生产的需求。本文介绍了以处理芯片STCI205A08S2为核心器件的亮度控制系统。STCI205A08S2是宏晶以公司研制的51内核为主的系列单片机，这个芯片设计的时候就吸取其它51系列单片很容易被解密的教训，改进了加密机制。关键词：亮度控制；STC1205A08S2;AbstractBrightnessisintheindustryisthekeyofaphysicalquantity,inagriculture,modernscientificresearchandhightechnologyresearchanddevelopmentisalsoaverymonandmonlymeasuredparameters.Automaticbrightnesscontrolprincipleis:Withthebrightnesschangeofthephysicalparameters,theopticalsensorintoelectricalorothersignal,transmittedtotheprocessingcircuit,finallyconvertedintobrightnessvalueisdisplayed.Atpresentthemostpromisinglightadjustmentisaddedtothetheoryofautomaticcontrol,theautomaticcontrolsystem,accordingtothegivenparametersofthefeedbackinformationtoadjust,tomeettheneedsofindustrialandagriculturalproduction.ThispaperintroducestheprocessingchipSTC1205A08S2asthecoreponentofthebrightnesscontrolsystem.STC1205A08S2isHongJingtothepanydevelopedthe51kernelseriesconsistingmainlyofsinglechip,thechipdesignwhentheyabsorbother51seriesmonolithiceasilydecryptedlessons,improvedtheencryptionmechanism.KeywordsrrBrightnesscontrol；STC1205A08S2引言1课程设计概述11.1课程设计题目-1-1.2主要仪器设备-1-2硬件设计22.1单片机部分-2-2.2亮度反馈部分-2-2.3按键部分-3-2.4串口下载部分-3-2.4LED执行部件-3-3软件设计43.1 流程图设计-4-4系统调试41 .1LED执行部分调试-4-2 .2串口下载部分调试-5-4 .3LED显示部分调试-5-5 .4按键部分调试-5-6 .5系统调试-5-5总结55.1 课程设计的过程-5-5.2解决问题-5-5.3心得体会-5-参考文献5附录6引言调光灯亮度作为一项光工参数,在工业现场和过程控制中具有至关重要的作用。因而，各种以光敏作为传感器的光敏电阻和光敏二极管普遍使用。本文介绍一种以光敏电阻和数据处理芯片STC构成的灯光亮度自动控制系统。1课程设计概述1.1 课程设计题目设计LED线性驱动电路和光敏管进行亮度测量电路，再用单片机设计控制器输出PWM,调节LED驱动功率，实现亮度的自动控制，通过键盘进行亮度设置，实际亮度可以实时显不O要求：1、实现亮度可调；2、控制精度±1%(±50m);3、实现亮度闭环反馈控制。*附加要求：通过RS232或RS485接口与PC机通信，在PC机上进行参数显示和设置。图1/温度控制系统的基本组成1.2主要仪器设备示波器(YB4328D)1台直流稳压电源(DF1731SC3A)1台数字万用表1块PC机测光敏感元件1个2硬件设计整个系统以芯片STC1205A08S2为核心部件。在STC最小系统外围添加了串口下载部分、亮度测量部分、键盘输入部分和LCD显示部分构成的执行部件。2.1 单片机部分本设计选择的单片机芯片是STC120508S2,其原理图如2-1所示。该芯片的P2.0-3用作键盘数字量输入，为了防止干扰使键盘处于低电平，加入了上拉电阻时按键未按下时始终处于高电平状态；PL0作为光敏电阻反馈数据输入端口；PO口显示数据输出到LCD1602显示；PL4作为PWM输出端口。图2-1STC控制系统原理图2.2 亮度反馈部分如图2-2所示，图中RF为光敏电阻，它可更加接收到的LED灯光的亮度改变自身阻值。1.ED灯变亮，其阻值越小；反之，LED灯越亮，其阻值也越大。图2-2亮度反馈原理图2.3 按键部分如图2-3所示，通过按键可以增大、减小LED灯的给定值。给定值的不同，其亮度也不同。通过按键可把LED灯调节到合适的亮度。图2-3按键原理图2.4串口下载部分通过下图2-4串口下载电路，可以将程序从PC机直接下载到板子上的STe中，比较方2.42.5 1.ED执行部件如下图2-3所示，PL4输出PWM输出控制信号。，根据输出电压占空比不同，灯的亮度也不一样。占空比越大，说明输出电压越大，灯就越亮；反之，占空比越小，即说明输出电压越小，灯就越暗。3软件设计3.1流程图设计控制现场主程序流程图设计如图3-1所示。图3-1程序流程图4系统调试1. 1LED执行部分调试装好元件，接通电源，观察LED是否发光。若发光，说明LED部分连接正确；若不发光,则说明此部分线路连接有问题，应该用万用便检查STC第五脚，其电压应在0-5V；还要检查三极管三个脚是否连接正确。4. 2串口下载部分调试把编好的程序通过次串口下载到STa若可以下载，则说明此部分连线正确；若不能下载，则检查RS232各脚电压是否正常。5. 3LED显示部分调试将一个正确的显示程序下载到单片机，观察LCD是否按要求显示。若按要求显示，说明此部分可以正常工作；若不能显示，则先检查显示器的好坏，其次检查其各脚的连接是否正确。4. 4按键部分调试按下按键，观察LED灯亮度是否有变化，若按要求变化，说明此部分正常工作；若不按要求变化，则应先检查有关按键部分程序是否书写正确，其次检查按键与STC的线路连接情况是否正确。4.5系统调试各个部分的调试完成以后，还需要对整个系统进行调试。5总结4.1 课程设计的过程首先在老师给我们上课的时候要认真听讲，做好笔记，了解Pl控制和PWM控制，然后去图书馆和网上找相关资料，再找同学商量，交换意见，一起做好仿真。做好前面的事情后就可以做板子写程序了，对我们来说这是个比较大的工程，要有耐心和恒心。5. 2解决问题我们遇到的比较困难的问题基本上都是调试的问题。板子做好以后，下载了程序问题就来了，板子没有反应。这时候，我们不应该着急，要先检查板子上个焊点都是没有虚焊和漏焊的，然后检查是否有线短路，最后就是调试程序了。调试程序要分模块来调，根据程序流程图把每个模块都调试好，在总的调试就可以了。6. 3心得体会课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”。通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致，以为任何的一个小错误都有可能让我们懊恼一天，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯。短短三周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用，想到这里，我才明白学以致用不是一句简单的话，实践才是真理。最后，我要感谢我的老师们，感谢你们的帮助，感谢你们的支持。参考文献1马忠梅,马岩,X凯,等.单片机的C语言应用程序设计M.:航空航天大学，1997.2谭浩强.C程序设计M.:清华大学，19913高海生,杨文焕.单片机应用技术大全出.西南交通大学，1999-06.4徐爱钧彭秀华.单片机高级C51应用程序设计".：中国计量，20OL5马盅梅.单片机的C语言应用程序设计M.：航空航天大学2003.附录主要电路PCB：实物正面图实物正面图实物反面图实物反面图电路原理图电路原理图现场ADuC512程序/木*木*木*木*木*木*木*/include,'reg51.h"#includc"intrins.h"include,LCD1602.H"#defineFOSC24058052L#defineBAUD9600sbibutton1=P22;按键-减小亮度sbitbutton2=P2l;按键增大亮度sbitbutton3=P20;按键-确认typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedintWORD;WORDexp=300;BYTEREV=O;*AD*/*DecIareSFRassociatedwiththeADC*/BYTE ch = O;/ADCchannelNO.sfrADC_CONTR=OxBC;/ADCcontrolregistersfrADC.RES=OxBD;/ADChight8-bitresultregistersfrADC.L0W2=OxBE;/ADClow2-bitresultregistersfrPlASF=0x9D;/Plsecondaryfunctioncontrolregister*DefineADCoperationconstforADC_CONTR*/#defineADC_POWER0x80/ADCpowercontrolbit#defineADC_FLAGOxlO/ADCpleteflag#defineADC-START0x08/ADCstartcontrolbit#defineADC.SPEEDLLOxOO/540clocks#defineADC_SPEEDL0x20/360clocks#defineADC-SPEEDH0x40/180clocks#defineADC_SPEEDHH0x60/90clocks/*GetADCresult*/WORDGetADCResulKBYTEch)(WORDADC-R;ADC_CONTR=ADC.POWERADC.SPEEDLLchADC_START:_nop_();/Mustwaitbeforeinquiry_nop_();_nop_();_nop_();while(!(ADC-CONTR&ADC.FLAG);/WaitpleteflagADC_CONTR&=ADJFLAG;/CloseADCADC_R=ADCLRES*4+ADCLLOW2;/ReturnADCresultreturnADC_R;/*51£j*/WORDGetADCResult_P()WORDADC-RP=GetADCResult(O);BYTEi;for(i=0;i<10;i+)ADC_RP=(ADC_RP+GetADCResult(0)/2;ADC_RP=ADC_RP*0.48828;returnADC_RP;InitialADCsfr*/voidInitADCO(/PlASF=Oxff;ADC_RES=0;ADC.CONTR=ADC_POWERADC_SPEEDLL;Delay(2);showADC()*/voidshowADC(WORDj,BYTEx)(BYTEi,a3,k=7;for(i=0;i<3;i+)(ai=j%10;j=10;)for(i=0;i<3;i+)(gotoxy(x,k-i);write_LCD_data('.');k-;gotoxy(x,k-i);display_LCD_number(ai);PI调节*/voidPI(BYTEi,BYTEki)(WORDr;r=GetAEX?Result_P();if(r<exp-i)(/CCAPOH=CCAPOH-(exp-r)ki;CCAPOH=CCAPOH-Ri;if(CCAP0H<0x2c)CCAP0H=0x2c;)if(r>exp+i)(ZCCAPOH=CCAPOH+(r-exp)ki;CCAPOH=CCAPOH+ki;if(CCAP0H>0x(4)CCAP0H=0xf4;InitialUART*/voidInitUartO(SCON=0x5a;PCON=0x80;/8bitdata,noparitybitTMOD=0x20;/Tlas8-bitautoreloadTHl=TLl=-13:/SetUartbaudrateTRl = 1;/TlstartrunningSendonebyledatatoPCInput:dat(UARTdata)Output:-*/voidSendData(BYTEdat)(/Wait for the previous data is sen/Clear TI flag/Send current datawhile(!TI);TI=O;SBUF=dat;SendastringtoUARTInput:s(addressofstring)OutputiNone*/voidSendString(char*s)(while(*s)SendData(*s+);main()*/voidmain()BYTEstp=5,ii,tab3;InitUart();InitADC();init_LCD();gotoxy(l,0);display_LCD_string(,rexp:stp：");gotoxy(2,0);displayJLCD_string("act:“)；*PWM控制*/CCON=0;CL=O;复位PCA的计数器CH=O;CMOD=0x02;CCAPOH=0xf4;CCAPOL=0x00;/50CCAPMO=0x42;CR=I;showADC(exp,1);gotoxy(l,14);display_LCD_number(stp);while(1)if(!buttonl)(delay_50us(40000);exp-=stp;SendDala(Oxbb);/SendData(Oxbb);if(!button2)(delay_50us(40000);exp+=stp;SendData(ADC-RES);SendData(ADC_LOW2);)while(!button3)(if(!button2)(delay_50us(40000);stp+=1;gotoxy(l,14);display_LCD_number(stp);)if(!button1)(delay_50us(40000);stp-=1;gotoxy(i,14);display_LCD_number(stp);)delay_5Ous(8OOOO);)if(RI)RI=O;REV=SBUF;tabii=REV%10;REV/=10;1for(ii=0;ii<3;ii+)(gotoxy(2,14-ii);display_LCD_number(tabiiJ);showADC(exp,l);ShOWADC(GeIADCReSULPo,2);PI(3,1);