单片机的智能台灯亮度控制系统
目 录
一、引言 - 1 -
（一）选题背景 - 1 -
（二）单片机的意义和本设计特点 - 1 -
二、系统设计 - 2 -
（一）系统总设计结构图 - 2 -
（二）LED和按键简介 - 2 -
（三）主控芯片AT89C52单片机的简介 - 3 -
（四）光敏电阻的简介 - 4 -
（五） ADC0809芯片简介 - 4 -
三、系统硬件设计 - 5 -
（一）系统电路设计 - 5 -
1.晶振时钟电路 - 6 -
2.复位电路设计 - 6 -
3.电源电路 - 7 -
4.LED台灯显示电路设计 - 8 -
5.键盘电路设计 - 8 -
6 .LED模式电路设计 - 9 -
7. 光照检测电路设计 - 9 -
（二）Proteus原理图的绘制 - 10 -
四、软件设计 - 10 -
（一）系统软件设计整体思路 - 10 -
（二）系统软件设计流程图 - 11 -
五、程序调试 - 11 -
（一） 程序调试用到的软件及工具 - 11 -
（二） KEIL C51简介 - 11 -
（三） 调试过程 - 12 -
六、仿真调试 - 12 -
仿真结果 - 12 -
七、设计总结与展望 - 14 -
八、致 谢 - 15 -
九、参考文献 - 15 -
十、附录 - 16 -
附录一：原理图 - 16 - *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
r /> 附录二：实物图 - 16 -
附录三：元器件清单 - 17 -
附录四：程序 - 18 -
一、 引言
（一）选题背景
在早期我们使用的台灯是一种拉线式的，即通过拉线开关打开台灯。当我们在明亮的环境下就不会打开，但是如果在一些微暗的环境下时，如果我们还是打开台灯，那个亮度似乎有点浪费，这其中无不是给社会给用户增加更多的能源消耗。而且早期的台灯使用的灯是灯泡，其耗电量是非常大的。为了改变这一点，在消费电子产品日趋发展的今天，LED灯作为显示屏、灯具、装饰领域的重要组成部分。这就意味着，早期的台灯也就更多的被LED灯取代，其需求量也正在逐渐加大，LED产业也会将得到广阔的发展。根据相关的数据显示，相比于白炽灯在耗能上减少80%左右，比节能灯减少40%左右；LED灯寿命使用时间长，可达10万小时，而白炽灯仅有1千小时；发热量也比白炽灯少很多。随着电价、油价上涨，LED灯的节能效益，其耗能低，环保无污染等特点，正在逐渐的替代白炽灯荧光灯。在国内的发展中，传统的白炽灯、荧光灯或者其他的光源需要使用复杂的装置来驱动，像镇流器等等，同时需要使用高电压220V作为电源。而LED灯却只需要直流电来驱动，并且驱动电路也十分的简单。而早期的LED也不具有自动调光的能力，随着PWM技术的发展，如今的台灯也能实现调节光亮度。随着传感器技术的发展，我们也能设计出自动调节台灯的亮度，因此研究自动调节台灯亮度的系统非常有意义。
（二）单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎已经完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们的生活方式和生活习惯，大到航空航天领域，小到马路上各式各样的花样灯控制等等。这无不体现单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
低功耗化；
微型单片化；
主流与多品种共存化；
大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。4k的flash存储器，8bit的位宽处理，128的RAM。该设计使用它可以满足我们的所有需求。
我们在这个设计中采用了51内核单片机AT89C52作为核心部件，主要起主控作用，引领整个系统的运行控制，当作控制器的核心部位。选用1个光敏电阻用于对光照强度的检测，选择ADC0809芯片将检检测的光照强度值处理输出给单片机AT89C52，通过设计3个开关按键对台灯亮度进行手动调节。设计中我们采用LED发光二极管来模拟台灯。仿真中我们可以使用示波器来检测不同光照及手动调节下的波形。因此我们就可以组建成一个非常直观的智能台灯亮度调节系统了。
二、 系统设计
（一）系统总设计结构图
本设计由主控芯片51单片机，单片机晶振电路，复位电路，电源电路，按键电路，模式指示电路，台灯指示电路组成。51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1 系统总设计图
（二）LED和按键简介
LED是半导体二极管的一种，是一种可以把电能转换成光能的半导体元器件。发光二极管与普通的二极管一样是由一个PN结组成的，也具有单向导电性。当给二极管加上一个正向电压时，二极管导通；反之，截止状态。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而成发出单色光，这样的情况我们称为电致发光效应。在20世纪90年代，一位日本的科研工作者，利用发光二极管的原理图。发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED。在这个原有的基础上，白光的LED通过蓝光LED上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成。
这几年的快速发展，出现了各种类型的单色发光版本，到现在LED有多种颜色，例如绿、黄、彩色等等。在早期是作为指示灯，显示灯等用途，而随着电子技术的发展，现在发光二极管被广泛应用于显示器、电视机采光装饰和照明等行业。
按键，它是常用控制器件的一种，通常被用来对需要控制的电路开或断，内部的电流是很小的，应而可以达到手动控制的作用。在这里我们设计中使用的常用的按键，其按下后会有些许的波动，导致高低电平不稳，所以在后面的程序编写过程中需要专门用软件来消抖，一般其抖动的时间在10ms左右，如果不想在软件上做消抖也可以在硬件上做消抖，可以在按键那并接一个RC电路，那样就可以起到充放电延时的作用。这样一来单片机就可以对按键按下和按键断开有一个稳定的判断识别了。
（三）主控芯片AT89C52单片机的简介
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，写程序便利。因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。
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一、引言 - 1 -
（一）选题背景 - 1 -
（二）单片机的意义和本设计特点 - 1 -
二、系统设计 - 2 -
（一）系统总设计结构图 - 2 -
（二）LED和按键简介 - 2 -
（三）主控芯片AT89C52单片机的简介 - 3 -
（四）光敏电阻的简介 - 4 -
（五） ADC0809芯片简介 - 4 -
三、系统硬件设计 - 5 -
（一）系统电路设计 - 5 -
1.晶振时钟电路 - 6 -
2.复位电路设计 - 6 -
3.电源电路 - 7 -
4.LED台灯显示电路设计 - 8 -
5.键盘电路设计 - 8 -
6 .LED模式电路设计 - 9 -
7. 光照检测电路设计 - 9 -
（二）Proteus原理图的绘制 - 10 -
四、软件设计 - 10 -
（一）系统软件设计整体思路 - 10 -
（二）系统软件设计流程图 - 11 -
五、程序调试 - 11 -
（一） 程序调试用到的软件及工具 - 11 -
（二） KEIL C51简介 - 11 -
（三） 调试过程 - 12 -
六、仿真调试 - 12 -
仿真结果 - 12 -
七、设计总结与展望 - 14 -
八、致 谢 - 15 -
九、参考文献 - 15 -
十、附录 - 16 -
附录一：原理图 - 16 -
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附录三：元器件清单 - 17 -
附录四：程序 - 18 -
一、 引言
（一）选题背景
在早期我们使用的台灯是一种拉线式的，即通过拉线开关打开台灯。当我们在明亮的环境下就不会打开，但是如果在一些微暗的环境下时，如果我们还是打开台灯，那个亮度似乎有点浪费，这其中无不是给社会给用户增加更多的能源消耗。而且早期的台灯使用的灯是灯泡，其耗电量是非常大的。为了改变这一点，在消费电子产品日趋发展的今天，LED灯作为显示屏、灯具、装饰领域的重要组成部分。这就意味着，早期的台灯也就更多的被LED灯取代，其需求量也正在逐渐加大，LED产业也会将得到广阔的发展。根据相关的数据显示，相比于白炽灯在耗能上减少80%左右，比节能灯减少40%左右；LED灯寿命使用时间长，可达10万小时，而白炽灯仅有1千小时；发热量也比白炽灯少很多。随着电价、油价上涨，LED灯的节能效益，其耗能低，环保无污染等特点，正在逐渐的替代白炽灯荧光灯。在国内的发展中，传统的白炽灯、荧光灯或者其他的光源需要使用复杂的装置来驱动，像镇流器等等，同时需要使用高电压220V作为电源。而LED灯却只需要直流电来驱动，并且驱动电路也十分的简单。而早期的LED也不具有自动调光的能力，随着PWM技术的发展，如今的台灯也能实现调节光亮度。随着传感器技术的发展，我们也能设计出自动调节台灯的亮度，因此研究自动调节台灯亮度的系统非常有意义。
（二）单片机的意义和本设计特点
在现代生活的各个领域中，单片机几乎已经完全控制了整个行业，甚至已经潜移默化的改变了人们的生活方式和生活习惯，大到航空航天领域，小到马路上各式各样的花样灯控制等等。这无不体现单片机的智能以及重要性。可以预示单片机未来的发展趋势：
低功耗化；
微型单片化；
主流与多品种共存化；
大容量、高性能化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM 为64～128B；
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，调写程序便利。
因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。4k的flash存储器，8bit的位宽处理，128的RAM。该设计使用它可以满足我们的所有需求。
我们在这个设计中采用了51内核单片机AT89C52作为核心部件，主要起主控作用，引领整个系统的运行控制，当作控制器的核心部位。选用1个光敏电阻用于对光照强度的检测，选择ADC0809芯片将检检测的光照强度值处理输出给单片机AT89C52，通过设计3个开关按键对台灯亮度进行手动调节。设计中我们采用LED发光二极管来模拟台灯。仿真中我们可以使用示波器来检测不同光照及手动调节下的波形。因此我们就可以组建成一个非常直观的智能台灯亮度调节系统了。
二、 系统设计
（一）系统总设计结构图
本设计由主控芯片51单片机，单片机晶振电路，复位电路，电源电路，按键电路，模式指示电路，台灯指示电路组成。51单片机全权负责整个系统的执行控制过程。如图1：
图1 系统总设计图
（二）LED和按键简介
LED是半导体二极管的一种，是一种可以把电能转换成光能的半导体元器件。发光二极管与普通的二极管一样是由一个PN结组成的，也具有单向导电性。当给二极管加上一个正向电压时，二极管导通；反之，截止状态。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而成发出单色光，这样的情况我们称为电致发光效应。在20世纪90年代，一位日本的科研工作者，利用发光二极管的原理图。发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED。在这个原有的基础上，白光的LED通过蓝光LED上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成。
这几年的快速发展，出现了各种类型的单色发光版本，到现在LED有多种颜色，例如绿、黄、彩色等等。在早期是作为指示灯，显示灯等用途，而随着电子技术的发展，现在发光二极管被广泛应用于显示器、电视机采光装饰和照明等行业。
按键，它是常用控制器件的一种，通常被用来对需要控制的电路开或断，内部的电流是很小的，应而可以达到手动控制的作用。在这里我们设计中使用的常用的按键，其按下后会有些许的波动，导致高低电平不稳，所以在后面的程序编写过程中需要专门用软件来消抖，一般其抖动的时间在10ms左右，如果不想在软件上做消抖也可以在硬件上做消抖，可以在按键那并接一个RC电路，那样就可以起到充放电延时的作用。这样一来单片机就可以对按键按下和按键断开有一个稳定的判断识别了。
（三）主控芯片AT89C52单片机的简介
单片机又称单片微控制器，它把一个计算机系统集成到一个芯片里。简单的来讲，就是把我们电脑主板上是由CPU处理、程序存储器、数据存储器、输入输出电路IO、显示设备等模块集成到了一块微小的芯片之内。它体积小，价格便宜，功能丰富，写程序便利。因为它兼容了传统的8051系列MCS-51指令单片机，移植性能强，相对高性能的单片机来讲，它使用起来是很便利的。
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