基于单片机的智能调光灯设计

基于单片机的智能调光灯设计内容摘要：

数，而且精度高， RAM作为数据暂存区，工作电压 ～ 范围内， 时耗电小于 300nA。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 第二章 系统的硬件设计 系统模块框图 六大模块以 AT89C52 单片机为控制核心，实现了该智能台灯的各项要求 ，外接一个 5V 的直流电源，为整个系统供电。 图 21 系统结构示意图 系统整体硬件图 该设计是以 AT89C52 单片机为控制核心的集多种功能于一体的智能 LED 台灯。 该台灯具有灯光亮度调节功能；具有时间显示功能。 硬件设计分为单片机控制模块、按键模块、台灯模块、时 钟模块、闹铃模块、显示模块等五个部分。 单片机控制用 AT89C52，显示模块用 LCD1602液晶显示、时间、日期等内容，按键模块用来调整时间、日期、 LED 的亮度等，时钟用 DS1302 时钟芯片，台灯模块用13 颗 LED，通过按键 K0、 K K2调节灯光的亮度，分为一级亮度、二级亮度和三级亮度。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 RSRWEND0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7ENRSRWA P 1 . 4BCP1.5DP 1 . 5EP1.5P 1 . 5HP1.6F P 1 . 6GP1.6IP1.6KP1.6MP1.6JP 1 . 6LP1.6A B C D E F G H I J K L MP 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 11 6 _ X _ 2 _ L C DX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 2X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p FRS T5S CL K7I /O6X12X23V CC 18V CC 21U3DS 1 3 0 2X2CR Y S T A L234567891R P 1RE S P A C K 8R 1 81 0 R选择加减确定U4A ND _ 4D4L E D Y E L L O WD7L E D G RE E ND0L E D R E DD1L E D Y E L L O WD2L E D Y E L L O WD3L E D Y E L L O WD 1 1L E D G RE E ND5L E D G RE E ND9L E D G RE E ND6L E D G RE E ND8L E D G RE E ND 1 0L E D G RE E ND 1 2L E D G RE E NR02 2 0R12 2 0R22 2 0R32 2 0R42 2 0R52 2 0R62 2 0R72 2 0R82 2 0R92 2 0R 1 02 2 0R 1 12 2 0R 1 22 2 0K0K1K2一级亮度二级亮度三级亮度R 1 54 .7 kR 1 44 .7 kR 1 34 .7 kK3K4K5K6C32 2 u FR 1 61kR 1 72 0 0K7 图 22 系统整体硬件图 各模块电路的设计 单片机控制模块 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。 从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、 8位单片机，发展到现在的 300M 的高速单片机。 AT89C52 单片机为 40引脚双列直插芯片 ,有四个 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51单片机共有 4个 8位的 I/O 口（ P0、P P P3） ，每一条 I/O线都能独立地作输出或输入。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2 图 23 AT89C52单片机控制模块 晶振 /复位模块 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。 由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近 ,在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。 晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。 这个脉冲就是单片机的工作速度。 单片机的工作频率是有范 围的 ,不能太大。 图中 19 与 18 引脚分别为 XTAL XTAL2，他们分别接晶振的输入与输出， XTAL1 接外部晶振和微调电容的一端 ， 在片内它是振荡器倒相放大器的输入 ，XTAL2 接外部晶振和微调电容的另一端 ， 在片内它是振荡器倒相放大器的输出 .因为一个机器周期含有 6个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，所以一 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 个机器周期共有 12 个振荡周期。 本设计选择晶振频率为 12MHz，输入芯片震荡周期为 1/12μ s，一个机器周期为 1μ s。 1918C13 0 p FC23 0 p FX11 2 M H z 图 24 晶振电路模块 复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。 就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算。 和计算器清零按钮有所不同的是，复位电路启动的手段有所不同。 一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。 在 RST复位输入引脚上接一电容至 Vcc 端，下接一个电阻到地即可。 复位电路工作原理如下图所示， Vcc上电时， C3 充电，在 10K 电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后， C3充满， 10K 电阻上电流降为 0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。 工作期间，按下 K7， C3放电，在 10K 电阻上出现电压，使得单片机复位。 K7 松手， C3 又充电，几个毫秒后，单片机进入工作状态。 第 9 引脚为复位输入端 ,接上电容 ,电阻及开关后够上电复位电路。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 9C32 2 u FR 1 61kR 1 72 0 0K7 图 25 复位电路模块 台灯模块 台灯模块用 13 颗 LED 作为发光系统 ， 每一颗和一个 220 的电阻串联，用～ 口控制。 电阻起限流作用， 13 个 I/O 均采用低电平有效方式，即给相应的 I/O 低 电平 LED 工作。 通过按键 K0、 K K2调节灯光的亮度，亮度分为三个等级 :一级亮度控制红色的 D0 灯亮；二级亮度控制黄色的 D D DD4灯亮；三级亮度控制绿色的 D D D D D D D1 D12 灯亮。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 A P 1 . 4BCP1.5DP 1 . 5EP1.5P 1 . 5HP1.6F P 1 . 6GP1.6IP1.6KP1.6MP1.6JP 1 . 6LP1.6D4L E D Y E L L O WD7L E D G RE E ND0L E D R E DD1L E D Y E L L O WD2L E D Y E L L O WD3L E D Y E L L O WD 1 1L E D G RE E ND5L E D G RE E ND9L E D G RE E ND6L E D G RE E ND8L E D G RE E ND 1 0L E D G RE E ND 1 2L E D G RE E N 图 26 台灯模块 (1) B C D E F G H I J K L MAR322 0R422 0R522 0R622 0R722 0R822 0R922 0R 1 022 0R 1 122 0R222 0R122 0R 1 222 0R022 0 图 27 台灯模块 (2) 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 台灯调光按键模块 P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7K0K1K2一级亮度二级亮度三级亮度R 1 34 .7 kR 1 44 .7 kR 1 54 .7 k 图 28 台灯按键模块 按键 K0、 K K2用来调节台灯的亮度，通过按下按键 K0可以让台灯变亮，按下按键 K1可以让台灯变的更亮，按下按键 K2可以让台灯灯光达到最亮。 3 个I/O 均采用低电平有效方式。 DS1302 时钟电路模块 下图示出 DS1302 的引脚排列图，其中 Vcc1 为后备电源， Vcc2 为主电源。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。 当 Vcc2 大于 Vcc1+ 时， Vcc2 给 DS1302 供电。 当 Vcc2小于 Vcc1 时， DS1302 由 Vcc1 供电。 X1和 X2 是振荡源，外接 晶振。 RST 是复 位 /片选线，通过把 RST 输 入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST输 入有两种功 能：首先， RST 接通控制逻辑，允许地址 /命令序列送入移位寄存器； 其次， RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当 RST 为高电平时，所有 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。 如果在传送过程中 RST 置为低电 平，则会终止此次数据传送， I/O引脚变为高阻态。 上电动行时，在 Vcc 大于等于 之前， RST 必须保持低电平。 中有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST置为高电平， I/O 为串行数据输入端（双向）。 SCLK 始终是输入端。 表 1 DS1302引脚功能表 引脚号 引脚名称 功能 1 VCC2 主电源 3 X X2 振荡源，外接 32768Hz晶振 4 GND 地线 5 RST 复位 /片选线 6 I/O 串行数据输入 /输出端（双向） 7 SC。