1、精選優質文檔-傾情為你奉上 課程設計 課程名稱 單片機原理及接口技術 題目名稱 電燈無級PWM亮度調節 學 院 信息工程學院 專業班級 應用電子技術2班 學 號 姓 名 張偉奇 任課教師 李優新 2015年01月16日專心-專注-專業廣東工業大學課程設計任務書題目名稱電燈無級PWM亮度調節學生學院信息工程學院專業班級信息工程（應用電子方向）12（2）班姓 名張偉奇學 號一、課程設計的內容本次課程設計的內容從下面兩個方面任選一個：一是在學院的單片機實驗平臺上進行，開發一個基于單片機與PWM技術的燈光調節系統，主要開發內容為按鍵定義、輸入與防抖動技術、PWM調節技術以及顯示技術等的程序設計。二是利

2、用51系列單片機及必要的外圍芯片、輸入輸出等接口電路設計開發一個簡易的單片機系統，在此基礎上，自行設計一個單片機應用程序來實現一些實用的功能。通過這些內容的設計、開發、安裝、調試等一系列工作，熟練掌握單片機系統的開發流程與工作機理，加深對所學課程知識的理解與把握，為將來相關的研究開發工作打下堅實的基礎。二、課程設計的要求與數據1 全面掌握硬件結構與電路原理；2 自行設計開發、編輯、調試應用程序； 3 必須有完善的功能介紹與調試過程說明；4 提供完整的軟件流程框圖。5 提供完整的程序清單。三、課程設計應完成的工作1 硬件理解與安裝調試；2 軟件設計與開發、調試；3 軟硬件聯合調試與實驗；4 按照

3、學校要求撰寫并上交完整的課程設計報告5 完成課程設計答辯。四、課程設計進程安排序號設計各階段內容地點起止日期1查找資料，熟悉硬件電路或實驗平臺的資源圖書館或實驗1號館4042015年1月5日7日2整體方案設計，輸入輸出通道定義（方案一）或硬件安裝、調試與檢查（方案二）宿舍或實驗1號館4041月8日9日3軟件設計與流程圖編寫宿舍或實驗1號館4041月10日4程序編寫宿舍實驗1號館4041月11日12日5軟件調試，與硬件聯合調試宿舍或實驗1號館4041月13日6撰寫課程設計報告宿舍或實驗1號館4041月14日7交課程設計報告實驗1號館4041月15日16日五、應收集的資料及主要參考文獻1 吳寧.

4、80X86/Pentium 微型計算機原理及應用M. 北京：電子工業出版社，2004：1-249.2 蔡美琴. MCS-51系列單片機系統及其應用M.北京：高等教育出版社，2003：1-169.3 段晨東. 單片機原理與接口技術M. 北京: 清華大學出版社, 2013:1-3334 吳黎明等. 單片機實驗指導書M. 廣州：廣東工業大學教材科，2014發出任務書日期： 2015 年 1 月 5 日 指導教師簽名：計劃完成日期： 2015 年 1 月 16日 基層教學單位責任人簽章： 目錄 000基于單片機與PWM技術的可調燈光系統第一章 系統總體設計第一節 概述PWM（Pulse Width M

5、odulation），即脈沖寬度調制，簡稱脈寬調制，是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。PWM技術通過使用較高的調制頻率，對方波的占空比實行調制，從而實現對一個模擬信號的電平進行編碼。其最大的優點是從處理器到被控對象之間的所有信號都是數字形式的，無需再進行數模轉換過程，而且對噪聲的抗干擾能力也大大增強。因此PWM在通訊等信號傳輸行業得到廣泛應用。本課程設計作品是一個基于單片機與PWM技術的可調燈光系統。即通過單片機以PWM方法控制實現LED無級調光，同時具有良好的交互設計方便用戶設定亮度級別，硬件部分基于學院單片機實驗平臺。第二節 功能設計本系統在實驗平臺上利用3個按鈕實現亮度輸入及開關燈

6、功能，3個數碼管用于亮度級別顯示，通過單片機I/O口輸出調制脈沖控制LED亮度。操作時，用戶通過“開/關”按鈕開關LED，不論燈處于亮滅時都可以用其它的調節按鈕調節亮度值，按放“亮度+（亮度-）”按鈕可以加1級（減1級）亮度，長按則會重復加（減）亮度。第三節 功能實現PWM輸出利用I/O口直接輸出到LED，由于LED功率不大，AT89S51單片機端口的負載能力滿足要求，可以直接驅動。而PWM脈波的產生使用定時器中斷控制，使兩個定時器T0、T1均工作于方式1，T0中斷產生PWM基波，T1中斷控制占空比，簡要分析定時器與PWM脈波時序如下：圖 1 PWM輸出的簡單時序分析分析可知，T0中斷T0重載

7、定時常數，復位輸出，并使T1也重載常數，啟動T1T1中斷時，置位輸出，停止T1T0中斷，如此循環。使用中斷方式能獲得準確的定時周期以保證PWM的調制精度，T0作為PWM基波，為避免閃爍，應達到較高頻率，本系統取500Hz。T1要有效地控制占空比，其定時周期應比T0小，通過調節T1的定時周期就能調節PWM輸出脈波的占空比，從而改變亮度等級，其對應關系如圖3所示：圖 2 定時常數、占空比、亮度等級的對應關系按鈕輸入采用查詢方式實現，并對按鍵進行防抖動處理，對“亮度+/-”按鈕加入延時重復功能。延時重復功能通過對一延時變量在按下按鈕時進行減計數，在減至觸發值前按鈕彈起則視為短按，執行相關代碼1次，當

8、減至觸發值后仍保持按下，則快速執行代碼，起到重復按下的效果。圖 3 延時重復功能原理數碼管輸出的亮度級數需要經過一系列的編碼轉換，按鈕控制亮度調節變量，調節變量變換成相應的BCD碼放入數碼管輸出緩沖區，調節變量也變換成相應的T1定時常數以備加載。數碼管采用74LS164鎖存驅動，單片機通過串行口輸出顯示碼到4片74LS164，顯示碼通過查表算法實現。第2章 軟件系統設計第一節 工作原理 PWM輸出利用I/O口直接輸出到LED燈上，由于功率不大，單片機端口能滿足要求，直接驅動，而PWM脈沖的產生需要用到定時中斷，兩個定時器均工作在方式模式，0中斷產生PWM基波，T1中斷控制占空比。為了避免閃爍，

9、基波頻率設為500Hz，T1要有效控制占空比，其定時周期應比T0小，通過定時周期來改變占空比，從而改變亮度等級。按鍵輸入采取查詢方式實現，并對按鍵實行防抖動處理。數碼管的亮度等級需要經過一系列的編碼轉換，按鈕控制亮度調節變量，調節變量轉換成相應的BCD碼放入數碼管輸出緩沖區，單片機通過串行口輸出顯示碼，顯示碼通過查表算法實行。第二節 程序清單 中斷程序T0，T1：TIME1，TIME2按鍵掃描子程序：KEY顯示拆字子程序：TRANS串行顯示子程序：DISP小延時子程序：DELAY100第三節 程序流程圖主程序流程圖如下： 開始 K1？ Yes 亮度值 加1 初始化 NO K2? Yes 亮度值

10、 減1 鍵掃描 Yes 檢測有否鍵按 NO 下？ K3? Yes 開關 電燈 NO NO調動顯示程序 程序初始化時設定定時器工作方式，賦定初始值，并對一系列配置變量進行初始化；按鍵掃描程序實現對亮度調節變量的修改，亮度調節變量將通過定時值計算程序計算出T1的定時值，通過顯示BCD碼計算程序計算出顯示緩沖區的顯示碼。顯示程序將顯示緩沖區的內容輸出到數碼管顯示。按鍵檢測采用掃描方式，并有防抖動和延時重復功能。定時期T0、T1工作于方式1，以中斷方式輸出PWM脈波。定時期中斷服務程序流程圖： T0中斷（產生基波） T1中斷（控制脈寬） 按亮度檔值 控制T1定時 關閉電燈 值 中斷返回 中斷返回通過T

11、0中斷產生PWM基波，T1中斷調節占空比，從而實現PWM。第四節 程序源代碼DISP0 EQU 39H /串行顯示寄存器0DISP1 EQU 3AH /串行顯示寄存器1DISP2 EQU 3BH /串行顯示寄存器2DISP3EQU 3CH /串行顯示寄存器3FLAGBIT 20H.0 /鎖存標志位LDAN EQU 58H /電燈亮度檔值T2H EQU 59H /T1高8位定時值存儲器T2D EQU 5AH /T1低8位定時值存儲器LAMP EQU P1.2 /電燈控制位ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHLJMP TIME1 /T0中斷程序（產生PWM基頻） ORG 000

12、0H AJMP START ORG 000BH LJMP TIME1 /T0中斷程序（產生PWM基頻） ORG 001BH LJMP TIME2 /T1中斷程序（控制脈沖寬度） ORG 0030HSTART: SETB LAMP /程序初始化 MOV A,#0 MOV LDAN,A MOV DISP0,A MOV DISP1,A MOV DISP2,AMOV DISP3,#15CLR FLAG MOV TMOD,#11H /設定兩定時器為16位定時器 MOV IE,#B /開啟兩定時器的中斷請求 MOV TH0,#0FCH /設定PWM基頻（500Hz） MOV TL0,#18H SETB T

13、R0 /啟動計數器T0MAIN: ACALL KEY /調動鍵掃描子程序 ACALL TRANS /調動顯示拆字子程序 ACALL DISP /調動串行顯示子程序 ACALL DELAY100 /調動小延時程序 NOP NOP SJMP MAIN KEY: MOV P2,#0FFH /向P2口寫1，準備讀取數據 NOP NOPKEY1: JNB P2.0,K1 /判斷電燈變亮或變暗 JNB P2.1,K2 JNB P2.2,K3BACK: ACALL DONE /調用亮度值到PWM定時值轉換程序 RETK1: JB FLAG,BACK /標志位置1，鎖存ACALL DELAY100 /按鍵防抖

14、動延時 JB P2.0,BACKJ1: ;JNB P2.0,J1 /亮度檔值加1 INC LDAN MOV A,LDAN CJNE A,#00H,BACK /限定最高檔值為255 DEC LDAN SJMP BACK K2: JB FLAG,BACK /標志位置1，鎖存ACALL DELAY100 JB P2.1,BACKJ2: ;JNB P2.1,J2 /亮度檔值減1 MOV A,LDAN CJNE A,#0,J22 SJMP BACKJ22: DEC LDAN SJMP BACKK3: ACALL DELAY100 JB P2.2,BACKJ3: /開關電燈 JNB P2.2,J3CPL

15、FLAGJB FLAG,NEXTMOV DISP3,#15SJMP NEXT2NEXT: MOV DISP3,#14 NEXT2: CPL TR0 NOP NOP SETB LAMP SJMP BACKDLYK: MOV R4,#2AH /20ms定時程序DLYK1: MOV R5,#32HDLYK2: DJNZ R5,DLYK2 DJNZ R4,DLYK1 RETDELAY100:MOV R4,#7AH /小延遲程序DLYK101:MOV R5,#20HDLYK102:DJNZ R5,DLYK102 DJNZ R4,DLYK101 RET DONE: MOV A,LDAN /亮度值到PWM定

16、時值轉換程序 CJNE A,#0,DJ0 RETDJ0: MOV B,#2H /亮度值轉化為定時器初始值 MUL AB CPL A MOV R1,A MOV A,B CPL A MOV R2,A MOV T2H,R2 MOV T2D,R1 RET TIME1: MOV TH0,#0FCH /定時中斷0 MOV TL0,#18H PUSH ACC PUSH PSW MOV A,LDAN CLR P1.2 /開燈 CJNE A,#0,TM1 /0檔時立刻關掉電燈 SETB P1.2 SJMP TBACK TM1: CJNE A,#0,TM2 /255檔時亮度調到最大 CLR TR1 /關閉定時器1

17、 SJMP TBACKTM2: MOV TH1,T2H /輸入不同的T2定時值控制脈沖寬度 MOV TL1,T2D SETB TR1 /啟動定時器1TBACK: POP PSW POP ACC RETITIME2: SETB P1.2 /關掉電燈 CLR TR1 /關閉定時器1 RETITRANS: MOV A,LDAN /將LDAN轉化為十進制數 MOV B,#64H DIV AB MOV DISP2,A MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB MOV DISP1,A MOV DISP0,B RETDISP: MOV R7,#4 MOV R0,#DISP3DL0: MOV A,R

18、0MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV SBUF,ADL1: JNB TI,DL1CLR TIDEC R0DJNZ R7,DL0RETTAB: DB 0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H /共陰七段數碼管代碼表 DB 0BEH,0E0H,0FEH,0E6H,0EEH,03EH,9CH DB 7AH,9EH,8EHEND第三章 調試結果第一節 單元及系統測試按下K1，增加亮度；按下K2，減低亮度；按下K3,則是電燈的開與關。電燈的無級調節，數碼管變化的范圍則是0255，按下K3，開與關分別對應F與E，而且關燈之后，不能再調試其他按鍵。能夠連續變化，只是每一次按鍵之間的亮度差距很小。從測試結果來看，按鍵實現設計的功能，通過按鍵可以有效地操作調光系統，按鍵的防抖設計避免了