畢設(shè)猴子路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)

1、摘要本論文主要闡述了現(xiàn)代的電氣化家電將會隨著科技的進(jìn)步代替人為的勞動力，主要使用單片機(jī)的操控方法，通過科學(xué)的方法控制路燈燈光強(qiáng)弱，以減少資源的浪費。為了取得更好的效果，使電壓控制穩(wěn)定，準(zhǔn)確度提高，我們提供了現(xiàn)代科學(xué)的控制方法，利用單片機(jī)軟件編程控制這一現(xiàn)象。單片機(jī)的應(yīng)用也非常廣泛，它將逐漸成為電子技術(shù)及自動化專業(yè)必須掌握的技術(shù)之一，c語言雖然成為了單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件的主要工具，與匯編語言相比，在其功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，但匯編語言仍是單片機(jī)教學(xué)的首選，所以我們通過這門設(shè)計更熟悉程序的編寫。關(guān)鍵詞 控制系統(tǒng) 穩(wěn)壓電路 精確度 目 錄目 錄5一、路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)硬件電路61、

2、電路設(shè)計61)直流電源的設(shè)計62)穩(wěn)壓電路9二、電路主要組成141.穩(wěn)壓電源部分142.光控部分14三、總裝調(diào)試151.調(diào)試準(zhǔn)備152.通電觀察153.靜態(tài)調(diào)試154.動態(tài)調(diào)試15四、結(jié)束語18五、謝 辭19六、參考文獻(xiàn)20路 燈 穩(wěn) 壓 控 制 系 統(tǒng)一、 路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)硬件電路本設(shè)計題目為路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)，我們可以通過題目了解到需要用到哪些硬件設(shè)施，如何設(shè)計硬件電路？我們首先現(xiàn)根據(jù)題目可以大概知道一些關(guān)鍵詞，例如穩(wěn)壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)這兩大類，所以這次的設(shè)計重點在如何設(shè)計穩(wěn)壓電路和控制系統(tǒng)的電路。通過設(shè)計題目的要求，我們要用的知識關(guān)鍵在與單片機(jī)及匯編語言程序的設(shè)計，而硬件電路還需要提供電源，

3、因此還要能熟練的設(shè)計出較小的直流電源以供整個電路的正常工作。我們要更加熟悉各個元器件的功能及作用，以便能更方便、更節(jié)省材料的完成這份設(shè)計。通過我對題目的分析，大致有三個部分：第一個部分是設(shè)計直流電源，第二個部分是穩(wěn)壓電路，第三個部分是如何實現(xiàn)控制功能。1. 直流電源的設(shè)計首先我們先了解直流電源的設(shè)計需要用到哪些硬件設(shè)施以及他們的功能說明。（1） 變壓器的圖形及作用現(xiàn)如今我們的家用電路或者稍微大型電性機(jī)器所使用的電壓都是超大型的，比如220V380V的高壓電路，而我們所設(shè)計的電路是需要很小的電壓就可以實現(xiàn)，所以要選擇變壓器中的降壓器，它是由線圈組合而成的。下面是降壓器的圖形變壓器的符號（2） 整

4、流電路根據(jù)提供的電源已知，此時是交流電壓，但我們要工作的電源是直流穩(wěn)定的電流因此我們需要用到橋式整流器，它的功能就是可以把交流的電源通過電路轉(zhuǎn)換成直流的，能使的原件工作。橋式整流器的符號（3） 電壓傳感器的使用及封裝結(jié)構(gòu)該系列傳感器外形結(jié)構(gòu)如下圖所示，他有五個端子。其中兩個為原邊端子，及被測電壓輸入端+HT和被測電壓輸入端-HT；另外三個為副邊端子，它們分別為+15V電源輸入端“+”，-15V電源輸入端“-”和信號輸出端M。在使用時，根據(jù)用戶所測電壓的大小，胥江被測電壓串接一支電阻R后在接到傳感器原邊端子。電壓傳感器的封裝結(jié)構(gòu)我們根據(jù)以上元器件各功能的的了解，我設(shè)計出了所需要的直流電源部分直流

5、電源部分此電路是把交流變成直流電源的電路，整體思路是交流電的220V通過降壓器將壓到所需要的電壓范圍，通過橋式整流器轉(zhuǎn)變成直流電源，然而轉(zhuǎn)變成的直流電源還會包含一些交流成分，我們通過電容C0把交流電壓過濾掉，使用電阻可以保護(hù)電路，并承擔(dān)一部分電壓，然后通過CHV電壓傳感器把轉(zhuǎn)變的電壓的范圍再精確化，準(zhǔn)確度提高。CHV上下兩端子接上電源+15V、-15V，中間一個端子接上電阻直接接地，輸出端在電阻之前接入。2. 光控電路設(shè)計在半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展下大促進(jìn)了光能應(yīng)用的快速進(jìn)步，在發(fā)電，取暖等方面尤為突出，智能化電路設(shè)計引進(jìn)光技術(shù)已不是新奇事了，在光控電路的設(shè)計中不同于聲控電路復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，隨著半導(dǎo)體

6、光敏元器件的快速發(fā)展，我們在設(shè)計光控電路時面臨的問題已由怎樣使光信號轉(zhuǎn)化為電信號變?yōu)樵鯓釉陔娐分屑哟箅娦盘柕膹?qiáng)度？這一問題如今也以得到了較好的解決，光敏元器件的應(yīng)用在光照的情況下使其電參數(shù)發(fā)生變化從而使其對電流的阻礙作用減小或增大，進(jìn)而使電路導(dǎo)通或截止，電信號強(qiáng)弱的改變光控轉(zhuǎn)化為電控電路功能的實現(xiàn)便容易了。在這樣的電路設(shè)計中，對電路元器件的要求也極為高尤其是光敏元件是光控電路功能實現(xiàn)的核心，必須保證其各項參數(shù)的精確，穩(wěn)定。故在選擇這類元器件時一定要選擇高靈敏度工作穩(wěn)定可靠的元件，當(dāng)然電路工作的穩(wěn)定是否？功能能否實現(xiàn)？并不僅僅只和電路元器件有關(guān)，外加電源也是不可忽視的，與聲控電路一樣最好也是給光

7、控電路加上一個穩(wěn)壓電路確保電路能正常工作。現(xiàn)就采用光敏元件設(shè)計光控照明電路作如下分析： 電路原理：利用光敏元件隨光照強(qiáng)度的變化而阻抗發(fā)生變化的特點，去控制電信號的強(qiáng)弱，再由傳感器將變化的電信號傳遞給觸發(fā)器，只要電信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度將觸發(fā)觸發(fā)器使其導(dǎo)通工作。光控照明電路其主要功能是實現(xiàn)當(dāng)外界光照強(qiáng)度降低到一定程度時，使照明電路導(dǎo)通工作。就其方案而言多種多樣，但我們在設(shè)計時必須要考慮方案的可行性，穩(wěn)定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實現(xiàn)，為此我們在設(shè)計光控電路時，不但要盡量使電路結(jié)構(gòu)簡化，而且要使電路功能強(qiáng)，功能的實現(xiàn)要可靠穩(wěn)定。 白天，亮度大于一定程

8、度時，光敏二極管D呈現(xiàn)底阻狀態(tài)1K，使三極管V截止，其發(fā)射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發(fā)電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流2.2mA,燈泡H不能發(fā)光。電阻R1和穩(wěn)壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護(hù)作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現(xiàn)高阻狀態(tài)100K，使三極管V正向?qū)ǎl(fā)射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡H發(fā)光。RP是清晨或傍晚實現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換的亮度，原理如圖所示。原理圖安裝與調(diào)試：安裝時，將裝焊好的印制板放入透明塑料盒內(nèi)并固定好，將它與受控電燈H串聯(lián)，并讓它正對著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內(nèi)夜間燈光的直接照射。調(diào)試宜傍晚時進(jìn)行

9、，調(diào)節(jié)RP阻值的大小，使受控電燈H在適當(dāng)?shù)牧炼认率键c亮。3. 穩(wěn)壓電路根據(jù)以上部分電路設(shè)計，都是模擬的電信號，我們所需要的穩(wěn)壓電路是需要通過單片機(jī)的控制，可是單片機(jī)所能操作的都是數(shù)字信號，因此需要把模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，所以要用到八位的模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，如圖所示ADC0809轉(zhuǎn)換器8路模擬量開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換，地址鎖存與譯碼電路完成對ADDA、ADDB和ADDC這3個地址位的鎖存和譯碼，譯碼輸出用于8路模擬通道的選擇，三態(tài)輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。該芯片為28引腳雙列直插式

10、封裝的芯片，引腳功能如下。IN7IN0:模擬量輸入通道。ADDA、ADDB和ADDC：8路模擬通道地址選通輸入端，地址狀態(tài)與通道的對應(yīng)關(guān)系見下表ADDCADDBADDA選擇的通道ADDCADDBADDA選擇的通道000IN0100IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7ALE：地址鎖存允許信號。在ALE信號的上升沿將通道地址鎖存至地址鎖存器。START:啟動A/D轉(zhuǎn)換控制信號，在START信號的上升沿，所有內(nèi)部寄存器清0；在START信號的下降沿，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換期間，START保持低電平。D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。三態(tài)緩沖輸出形式，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線可以直接

11、相連。OE:輸出允許信號。控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。CLOCK:時鐘信號。ADC0809內(nèi)部沒有時鐘電路，需要外接時鐘信號，通常使用頻率為500kHz的時鐘信號。EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。EOC信號可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，也可作為中斷請求信號使用。Vcc：+5V電源。GND:地REF+、REF-:參考電壓。參考電壓用來與輸入端的模擬信號進(jìn)行比較，作為準(zhǔn)次逼近的基準(zhǔn)，其典型值為REF+=+5V, REF-=0V。同時我們還需要通過單片機(jī)AT89c51芯片對電路進(jìn)行控制，才

12、能達(dá)到穩(wěn)壓的要求，所以我們重點了解AT89c51的引腳及功能。89C51的封裝結(jié)構(gòu)89C51共40個引腳，大致可以分為4類：（1） 電源引腳Vcc：電源端，+5V。Vss：接地端（GND）。（2） 時鐘電路引腳XTAL1：外接晶振輸入端。XTAL2：外接晶振輸出端。（3） I/O引腳Ø P0.0P0.7/AD0AD7:一組8位漏極開路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作輸入/輸出口用時，必須外接上拉電阻，它可驅(qū)動8個TTL門電路。當(dāng)訪問片外存儲器時，用作地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口線。Ø P1.0P1.7：一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動4個TTL門電路。&#

13、216; P2.0P2.7/A8A15: 一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動4個TTL門電路。當(dāng)訪問片外存儲器時，用作高8位地址總線。Ø P3.0P3.7: 一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，出于芯片引腳數(shù)的限制，P3端口每個引腳具有第二功能，如下表引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0外部中斷輸入0P3.3/INT1外部中斷輸入1P3.4T0定時/計數(shù)器0外部計數(shù)輸入端P3.5T1定時/計數(shù)器1外部計數(shù)輸入端P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號P3口第二功能表Ø

14、第二功能輸出端為“1”時，與非門的輸出由鎖存器輸出端Q決定，P3口作為通用輸出口使用。Ø 當(dāng)P3口作為第二功能輸出使用時，鎖存器輸出端Q應(yīng)置“1”，與非門的輸出由第二功能輸出端決定。Ø 當(dāng)P3口作讀引腳或第二功能輸入使用時，應(yīng)將鎖存器輸出端Q及第二功能輸出端均置“1”，使場效應(yīng)管T2截止。Ø 每位可帶4個LSTTL負(fù)載。（4） 控制線引腳RESET/VPD：復(fù)位端/備用電源輸入端。當(dāng)RESET端出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平時，可實現(xiàn)復(fù)位操作。VPD端可外接備用電源，以便在Vcc掉電時向RAM供電。/EA/Vpp：片外程序存儲器選擇端/Flash存儲器編程電源。

15、若要訪問外部程序存儲器則/EA端必須保持高電平。Vpp端用于Flash存儲器編程時編程允許電源+12V輸入端。ALE/PROG：地址鎖存器允許端/編程脈沖輸入端。當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE輸出端脈沖用于鎖存P0口分時送出的低8位地址（下降沿有效）。不訪問外部存儲器時，該端以時鐘頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，可用作外部時鐘。對內(nèi)部Flash存儲器編程期間，該引腳用于輸入端變成脈沖。/PSEN:讀片外程序存儲器選通信號輸出端。當(dāng)89c51從外部程序存儲器取指令時，該腳有效（上升沿）。每個機(jī)器周期/PSEN均產(chǎn)生兩次有效輸出信號。 以上是本次設(shè)計主要用到的元器件，通過介紹，已初步

16、了解他們的用法。因此根據(jù)分析即將畫出一個電路圖，再依據(jù)已知條件進(jìn)行修改。首先大體思路是：我們把交流電源通過變壓器進(jìn)行降壓、橋式整流電路把交流電改變成所需要的直流電壓，可是進(jìn)行壓降的同時還是會有部分交流電通過，因為轉(zhuǎn)換電路存在有誤差，不可能達(dá)到理想的狀態(tài)，所以我們在橋式整流電路之后要并接上電容，進(jìn)行濾波，電容的功能是使交流通過，直流斷路，再在電路引出一條線接地；轉(zhuǎn)變成的直流電將是一個很大的范圍，根據(jù)題目要求我們需要用到電壓傳感器，由他去感應(yīng)需要的電壓范圍進(jìn)而是電壓能夠順利通過；因為整個電路要我們采用單片機(jī)89c51芯片進(jìn)行控制，整個電路所通過的電壓都是直流電壓，是模擬信號，但是單片機(jī)所能識別的是

17、數(shù)字信號，所以要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片，此芯片功能以上有介紹；最主要的部分就是控制部分，會采用89c51芯片完成電路核心部分，對整個電路進(jìn)行控制達(dá)到設(shè)計要求。這是對題目要求進(jìn)行分析推出整個電路最重要的部分，整個電路將根據(jù)以上推論畫出電路圖，現(xiàn)在我先畫出大體框架，再依據(jù)框架適時的夠造出電路圖并將它們的線連好。二、 電路主要組成1. 穩(wěn)壓電源部分穩(wěn)壓電源是利用輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓（CW317）；Rw為精密可調(diào)電位器。當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化是，能使輸出直流電壓不收影響，而繼續(xù)維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組成。采用集成

18、穩(wěn)壓器設(shè)計的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三段穩(wěn)壓器。2. 光控部分光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)

19、燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機(jī)械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機(jī)自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。三、 總裝調(diào)試1. 調(diào)試準(zhǔn)備組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否有錯誤，檢查的方法；是對照電路圖，按一定的順序逐級對應(yīng)檢查。特別要注意:電源是否接錯，電源與地是否有短接二級管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕拔一拔元件，觀察焊點是否牢固。2. 通電觀察一定要調(diào)試好所需要的電源電壓數(shù)值，然后才能給電路接通電源，電源接通先觀察是否有異常現(xiàn)象如: 冒煙、異常氣味等。應(yīng)

20、立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可接通電源。3. 靜態(tài)調(diào)試先不加入輸入信號，測量比時電路有關(guān)點的電位是否正常。對于模擬電路為測量靜態(tài)工作點，對于數(shù)字電路則測量輸入輸出的高低電平值及邏輯關(guān)系。4. 動態(tài)調(diào)試加上輸入信號，觀察電路輸出信號是否符合要求，若輸入信號為周期性變化的信號，可用示波器觀測輸出信號。對于模擬電路，則觀測輸出波形是否符合要求對，對于數(shù)字電路，則觀察輸出信號波形，幅值，脈沖寬度，相位及動態(tài)邏輯關(guān)系是否符合要求。當(dāng)采用分塊調(diào)試時，除輸入級采用外加輸入信號外，其它各級的輸入信號應(yīng)采用前一級的輸出信號。四、 結(jié)束語這次設(shè)計主要完成的任務(wù)是路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)，為路燈提供持的電源，以保證路燈的正

21、常工作。但如何實現(xiàn)此功能呢？請看以下分析：例如本次設(shè)計的路燈所需要的電壓在“4V12V”之間，何控制才能使路燈電壓穩(wěn)定在“4V12V”這個范圍內(nèi)呢？總電源提供的電壓是38V，我們將總電壓經(jīng)過變壓器降到0V17V之間，然后通過橋式整流器，將已知的交以電壓轉(zhuǎn)換成直流信號0V17V的范圍，在橋式整流器之間的電路上要加上電容器，因為整個電流轉(zhuǎn)換過程存在誤差，會有許多較小的交流信號跟隨直流信號同時進(jìn)入電路，我們需要用電容進(jìn)行濾波，電容的功能就是對交流是通路，對直流是斷流，再將其另一端接地。根據(jù)要求要把我們所學(xué)到的知識都用上，因此還須要采用電壓傳感器，感應(yīng)電壓的范圍和已知條件相符，整個電路是最重要的部分乃是單片機(jī)控制，我們要運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)的知識來控制整個電路，使整個電路的電壓達(dá)到穩(wěn)定的要求。然而單片機(jī)所能識別的語言是機(jī)器語言、匯編語言，它們都是數(shù)字信號，整個電路所提供的都是宏觀的模擬信號。因此我們需要一個中介條件模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，各芯片的功能，以上都有介紹，附上圖片。以下將是最關(guān)鍵的一步，把模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號送