【正文】 最后，向在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予過我鼓勵(lì)、關(guān)心、幫助的各位老師、同學(xué)表示由衷的敬意!參考文獻(xiàn)[1] 盧文科編著. 實(shí)用電子測(cè)量技術(shù)及其電路精解[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000.[2]接下來我要感謝的是大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地的同學(xué)，他們?cè)谖抑谱麟娐钒逡约罢{(diào)試的時(shí)候給我提供了條件，并給出了不少寶貴的意見，使我受益匪淺。同時(shí)，我還從李老師那里學(xué)到了許多做人的道理，讓我受益匪淺，我想這些會(huì)對(duì)我今后的人生有巨大的幫助。還有就是使我在基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力方面都有明顯的進(jìn)步，在學(xué)習(xí)方法和科研方法上有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，這種科學(xué)認(rèn)識(shí)上的進(jìn)步勢(shì)必影響我以后所有工作和學(xué)習(xí)。本次設(shè)計(jì)還有一個(gè)大的收獲，那就是在元器件選擇上，我覺得最好能夠選擇功能比較齊全、外接電路比較簡(jiǎn)單、使用方便的集成化元器件，這樣可以為我們后續(xù)工作節(jié)省大量的時(shí)間來研究其他方面的工作。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S52控制，具有速度快，性能穩(wěn)定，電路簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。從測(cè)得的數(shù)據(jù)顯示，利用高頻交流斬波調(diào)壓，其線性很好，達(dá)到了綠色環(huán)保的要求。本文所設(shè)計(jì)的節(jié)能燈控制系統(tǒng)，采用時(shí)鐘信號(hào)作為控制依據(jù)，可以讓單片機(jī)實(shí)時(shí)控制，并具有顯示和測(cè)溫功能。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電路和軟件能完成基本的測(cè)試功能。并且很快就將具體方案確定下來，在設(shè)計(jì)方案中，結(jié)合單片機(jī)的功能特點(diǎn)及其控制特性，利用簡(jiǎn)便的單片機(jī)語(yǔ)言和其內(nèi)部時(shí)鐘，以單片機(jī)作為檢測(cè)和控制的核心。在此次任務(wù)中，調(diào)壓模式的選擇至關(guān)重要，既要考慮外圍電路的簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，又要考慮環(huán)保和綠色照明指標(biāo)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我不但學(xué)到了很多新的知識(shí)，而且鞏固了原來學(xué)過的知識(shí)，并把所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去，增強(qiáng)了自己分析問題和解決問題的能力。利用所了解的軟件知識(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程，研究照明節(jié)能的控制系統(tǒng)。6 結(jié)論在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備過程中，我收集了大量的傳感器、單片機(jī)控制方面的相關(guān)資料，并溫習(xí)了模擬電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，通過這些工作使我掌握了單片機(jī)與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的連接和溫習(xí)了C語(yǔ)言編程。 表52PWM輸出電壓值/V80%70%60%50%40%30%20% 作出相應(yīng)曲線如下圖，可見其線性很好，可以滿足設(shè)計(jì)要求。 交流調(diào)壓電路設(shè)計(jì)圖4 軟件設(shè)計(jì) 5 工作性能檢測(cè) 光強(qiáng)檢測(cè)模塊數(shù)據(jù)采集通過對(duì)光強(qiáng)檢測(cè)模塊實(shí)際數(shù)據(jù)的采集可得數(shù)據(jù)如表一所示表51當(dāng)前光照情況 對(duì)應(yīng)光強(qiáng)/LUX對(duì)應(yīng)檢測(cè)電壓值/V(完全黑暗)1105010050010005000100003000060000(很亮)100000(非常亮) 對(duì)上述數(shù)據(jù)作圖可得曲線如下圖所示 分析曲線可得當(dāng)照度為1000LUX為該二極管的線性分界點(diǎn)，則再分別作曲線分析如下兩圖所示。如果采用交流斬波調(diào)壓技術(shù)這種新型的降壓節(jié)能措施，將電壓降低至20%以內(nèi)運(yùn)行，將會(huì)有很好的性價(jià)比，它使照度僅在30%~35%的范圍內(nèi)降低，不致于偏離照明標(biāo)準(zhǔn)過大，照明質(zhì)量(均勻度)也不受影響，沒有諧波污染等不良后果，同時(shí)也可以平穩(wěn)的啟動(dòng)以及降壓轉(zhuǎn)換運(yùn)行狀況。相控調(diào)壓方式雖在理論上允許在輸入電壓的全范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但在深控時(shí)，由于波形畸變嚴(yán)重，人為引入的滯后相位很大，實(shí)際應(yīng)用的效果很差。占空比越大，輸出電壓中諧波成分的比重越小。諧波頻率與占空比無關(guān)。諧波頻率出現(xiàn)在n倍電子開關(guān)工作頻率(nfs)的兩側(cè)，成對(duì)出現(xiàn)。 交流斬波調(diào)壓電路結(jié)構(gòu) 可見雙向電子開關(guān)具有完美對(duì)稱性，其中圖4(c)雙向電子開關(guān)對(duì)稱性不夠，只能用于不帶零線的三相交流斬波電路中。從能量角度看，開關(guān)器件的通斷來控制著能量的流動(dòng)及流向，由于能量為不能突變量，它要求電路拓?fù)鋾r(shí)刻提供能量連續(xù)通路，即電路具有雙向性。經(jīng)濾波輸出為：Uo(t)=DUi(t)，即可通過調(diào)節(jié)占空比D線性調(diào)節(jié)輸出電壓。通過一個(gè)低通濾波器，可容易濾掉φ[(nN177。可見，輸出電壓由與輸入電壓同頻的基波，以及(nN177。開關(guān)函數(shù)的Fourrier展開為：其中占空比D=τ/Ts，調(diào)制比N=fs/f。 交流斬波控制調(diào)壓原理輸入交流電壓：Ui(t)=Umsin 2πft。 交流斬波調(diào)壓與直流脈寬調(diào)制原理一樣，只是斬波調(diào)制對(duì)象不同，電路結(jié)構(gòu)上要求能對(duì)交流電進(jìn)行雙向調(diào)制，為高頻周期矩形波函數(shù)對(duì)正弦函數(shù)的調(diào)制，調(diào)制原理如圖3所示。交流斬波調(diào)壓方式是仿照直流斬波調(diào)壓方式形成的，因而交流斬波可有定頻調(diào)寬式和定寬調(diào)頻式。近年來，隨著電力半導(dǎo)體器件IGBT的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型的交流調(diào)壓方式，這就是交流斬波調(diào)壓。缺陷是電壓無法實(shí)現(xiàn)正弦波輸出，有諧波污染。此類節(jié)電裝置一般做不到實(shí)時(shí)穩(wěn)定電壓、多時(shí)段調(diào)控等功能，這也就是其缺點(diǎn)所在。但是如果用接觸器作為節(jié)電產(chǎn)品的電壓調(diào)整裝置的話，其安全性、可靠性和無故障工作壽命都不能保障，存在安全隱患。當(dāng)用電高峰時(shí)，電壓過低，電氣設(shè)備也無法正常運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)電壓高時(shí)，節(jié)電率不是最佳狀態(tài)。它的原理是通過自耦變壓器根據(jù)輸入電壓高低情況，連接不同的固定變壓器抽頭，將電網(wǎng)電壓降低5，10，15，20V等幾個(gè)擋，從而達(dá)到降壓節(jié)電的目的。大功率可控硅斬波型節(jié)電設(shè)備，因其自身存在諧波污染的缺陷，如果加裝濾波設(shè)備，成本太高，是不經(jīng)濟(jì)的，所以此類設(shè)備是不宜用于照明電路中。另外在啟動(dòng)控制過程中的沖擊電壓對(duì)燈泡壽命也有較大影響，同時(shí)其電子元件對(duì)惡劣運(yùn)行條件的適應(yīng)能力也較差。 這類節(jié)能調(diào)控設(shè)備對(duì)照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快，精度高，可分時(shí)段實(shí)時(shí)調(diào)整，有穩(wěn)壓作用，因?yàn)橹饕请娮釉鄬?duì)來說體積小、設(shè)備輕、成本低。通過調(diào)節(jié)供電電壓的方法不但可以節(jié)能，還可延長(zhǎng)光源的壽命，是一種較好的節(jié)能方式。對(duì)照明現(xiàn)場(chǎng)的照度調(diào)節(jié)，以滿足環(huán)保和綠色照明指標(biāo)，同時(shí)節(jié)能。通過對(duì)照明線路輸出電壓的調(diào)節(jié)，降低光源的有效電流，在電壓線性下降的初期，照度并不明顯降低，而節(jié)約功率卻按電壓的平方下降。 高頻交流斬波調(diào)節(jié)電路 。當(dāng)檢測(cè)到光照很強(qiáng)，滿足照明需要時(shí)，關(guān)閉所有燈。當(dāng)檢測(cè)到光照較弱弱時(shí)，工作于模式5，此時(shí)將交流電壓輸出調(diào)節(jié)為80%。此時(shí)采用PWM交流斬波調(diào)壓技術(shù)。凌晨1：00——凌晨6：00工作于模式3，此時(shí)只開啟一盞燈。系統(tǒng)將所控制的電燈進(jìn)行分類編組，每三盞燈為一組，19：00——22：00工作于模式1，此時(shí)將三盞燈都開啟。XTAL2 振蕩器的反相放大器輸出。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳接收12V編程電壓Vpp。但是，如果鎖定位1被編程，則EA在復(fù)位時(shí)被鎖存。EA/Vpp 外部存取允許信號(hào)。當(dāng)AT89S52在執(zhí)行來自外部存儲(chǔ)器的指令時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期PSEN被激活2次。PSEN 程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)。而只有在MOVX或MOVC指令執(zhí)行時(shí)ALE才被激活。但是，在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每次存取中，會(huì)跳過一個(gè)ALE脈沖。在對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，這條引腳用于輸入編程脈沖PROG。ALE/PROG 地址鎖存允許信號(hào)。在SFR AUXR(地址8EH)寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽這種功能。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使其單片機(jī)復(fù)位。在對(duì)Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P3口還接收一些控制信號(hào)。P3口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P3端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX DPTR指令)時(shí)，P2口送出高8位地址，在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行MOVX RI指令)時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容(就是專用寄存器(SFR)區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容)，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。對(duì)端口寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。另外，()與定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入端()，如表32所示。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P1端口，該口是帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。在校驗(yàn)時(shí)，則輸出代碼字節(jié)。當(dāng)對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P0可用作多路復(fù)用的低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)總線，在該模式，P0口擁有內(nèi)部上拉電阻。在作為輸出口時(shí)，每根引腳可以帶動(dòng)8個(gè)TTL輸入負(fù)載。每根線可以單獨(dú)用作輸入或輸出。 AT89S52結(jié)構(gòu)框圖 AT89S52單片機(jī)相關(guān)介紹(1)AT89S52單片機(jī)特性AT89S52的主要特性如下： 兼容MCS51產(chǎn)品 8K字節(jié)可擦寫1000次的在線可編程ISP 閃存 全靜態(tài)工作：0Hz ~ 24MHz 3級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 256字節(jié)內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8個(gè)中斷源 UART串行通道 低功耗空閑方式和掉電方式 通過中斷終止掉電方式 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 靈活的在線編程(字節(jié)和頁(yè)模式)(2)AT89S52引腳功能 AT89S52封裝引腳圖按照功能，AT89S52的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能I/O口、控制和復(fù)位等。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且成本較低。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過SPI串行口改寫或用同用的非易失性存儲(chǔ)器改寫。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內(nèi)置8KB可在線編程閃存。以此達(dá)到節(jié)能效果。22：00——凌晨1：00工作于模式2，此時(shí)開啟兩盞燈。系統(tǒng)用了兩塊AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)1負(fù)責(zé)晚間照明節(jié)能控制，即當(dāng)日19：00至次日6：00時(shí)間段。芯片DS12CR887的113字節(jié)普通RAM空間為非易失性RAM空間，他不專門用于某些特別功能，而是可以在未處理器程序中作為非易失性內(nèi)存空間使用。用于指示和VBAT引腳連接的電池狀態(tài)。 寄存器D字節(jié)的內(nèi)容如下。每個(gè)更新周期后此位都會(huì)置1，當(dāng)UIE位位置1時(shí)，UF若為1就會(huì)引起IRQF置1，將驅(qū)動(dòng)/IRQ引腳為低電平，申請(qǐng)中斷。為1時(shí)，表示當(dāng)前時(shí)間和鬧鐘設(shè)定時(shí)間一至，由復(fù)位操作或讀寄存器C操作清除。為1時(shí)，它是只讀位，和PIE位狀態(tài)無關(guān)，由復(fù)位操作或者寄存器C操作清除。為1時(shí)，/IRQ引腳為低，產(chǎn)生中斷申請(qǐng)。 寄存器C字節(jié)內(nèi)容如下。4月的第一個(gè)星期日凌晨1：59：59會(huì)直接更新到3：00：00，10月的最后一個(gè)星期日凌晨1：59：59會(huì)直接更新到1：00：00。為1時(shí)，設(shè)置為24小時(shí)模式。 24/12：時(shí)間模式設(shè)置為，可讀寫，不受復(fù)位操作影響。為0時(shí)，設(shè)置時(shí)間、日歷信息為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。為1時(shí)，SQW引腳輸出方波信號(hào)，其頻率由RS3~RS0決定。 SQWE：方波使能位，可讀寫，復(fù)位時(shí)清除此位。復(fù)位或者SET位為1時(shí)清除此位。為1時(shí)，允許寄存器C中的鬧鐘中斷標(biāo)志位AF、鬧