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基于單片機的新型節(jié)能日光燈系統(tǒng)的設(shè)計

作者: 時間:2011-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


編程主要包括初始化程序、光強采集處理程序和PWM波輸出程序等。初始化包括硬件的初始化和定時器的初始化;光強采集處理主要完成外部采集的光強轉(zhuǎn)換:產(chǎn)生PWM波采用中斷延時配合循環(huán)指令。下面對各部分作詳細(xì)分析。
首先通過光敏電阻感應(yīng)相應(yīng)的光線強度并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字變量傳入。集成的ADC0809將光線強度模擬變量轉(zhuǎn)化成數(shù)字變量(因為ADC0809是8位通道,所以其轉(zhuǎn)化范圍為0~255),將得到的8位數(shù)字變量從P2.0~P2.7端口輸入到AT98C51。程序中讀入8位輸入量并將其除以255得到光強度系數(shù),這里用變量1d表示(變量范圍0~1)。
得到光強度系數(shù)后就以這個數(shù)字為占空比輸出PWM信號來控制光電耦合器。此步是在程序中通過調(diào)用計時器來實現(xiàn),將輸出口定于P1.3。依據(jù)日常用的頻率將輸出方波的周期定為50 Hz,因為50 Hz頻率的光能讓人眼感覺不到交流燈光的閃爍。將正波的時間跨度假設(shè)為1s,因此負(fù)波的時間跨度就為(1-1)s。正波時間跨度通過光強度系數(shù)乘以周期可得到。由此設(shè)置定時器,首先在程序中將定時器模式調(diào)為方式0,使用12 MHz的晶振,并通過中斷響應(yīng)來調(diào)用。
根據(jù)定時初值=,t是所需要定時的時間(ms),計算出初值為5 ms,然后以5 ms為一周期進(jìn)行定時處理。因為頻率50 Hz即周期為0.02 s,故需要對此定時器進(jìn)行4次循環(huán)。本將循環(huán)的次數(shù)與定時器中斷的次數(shù)相同步,即定時器中斷一次算一次循環(huán),這樣就可以樣就可以保證0.02s的周期長度。
輸出方波的正負(fù)性,可以根據(jù)光強度系數(shù)乘以4得出的值來決定。當(dāng)循環(huán)的次數(shù)小于這個數(shù)時,輸出的是正波,當(dāng)大于這個數(shù)時,輸出的是負(fù)波。以此就可以輸出頻率為50 Hz并且符合相應(yīng)光強度系數(shù)的方波來進(jìn)行光電耦合器的控制。單片機將相應(yīng)的PWM波從P1.3口輸出,接收到后進(jìn)行相應(yīng)的判斷,根據(jù)占空比大小進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整來決定輸出電壓的大小。當(dāng)正波時間跨度大于一定的值時,即表示光強小,需打開燈。當(dāng)正波時間跨度小于規(guī)定值時,表示光強足夠大不需要打開燈。正波時間跨度在規(guī)定范圍內(nèi)時,目光燈正常工作。

3 測試
試驗中用一個光強可變的獨立光源照射光敏電阻(距離20 cm),光強由暗到亮逐漸變化,然后測試兩端的電壓,并在距燈管1 m處擺放一個光度計,測試光強;在燈管處接功率表,測試功率。在試驗過程中,光敏電阻接收的唯一光源是獨立光源,光度計接收的唯一光源是。測試數(shù)據(jù)范圍為日光燈保持穩(wěn)定光強的范圍(170~245 V),測量次數(shù)為10次。測試結(jié)果如表1所示,表中光強數(shù)據(jù)為光度計10次測量的平均值,功率比為10次測量的平均功率值和未改裝日光燈功率(40W)之比。


由表可知,該日光燈在滿足使用者足夠光強的前提下,效果顯著。經(jīng)反復(fù)調(diào)試,該燈接受光強較為靈敏,發(fā)光亮度變化范圍較大,發(fā)光較為穩(wěn)定,適宜廣泛用于日常學(xué)習(xí)生活中。

4 結(jié)束語
本文了一種單片機的日光燈系統(tǒng)以解決普通日光燈因光強固定而產(chǎn)生的能源浪費問題。本系統(tǒng)通過對外界光強的采集分析,通過單片機控制日光燈的發(fā)出光強,使其根據(jù)外界環(huán)境的不同而做出相應(yīng)調(diào)整。在滿足使用者用光要求的前提下,極大地降低了日光燈的功率,節(jié)省了能源,適宜于推廣使用。


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