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        劇場燈光照明控制電路

        2011-02-01 07:57:36蘇佳佳
        科技傳播 2011年12期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)

        蘇佳佳

        哈爾濱固泰電子有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150060

        1 立項(xiàng)的目的和意義

        考慮人眼適應(yīng)光線的要求,本產(chǎn)品利用軟啟動(自動升壓)來控制劇場燈光的亮度。其主要功能器件為單片機(jī)AT89C51和晶閘管。

        2 技術(shù)要求與內(nèi)容

        1)兩位數(shù)字顯示;

        2)延時 35μs~1ms;

        3)能控制最大100W燈泡。

        3 本產(chǎn)品的特點(diǎn)

        1)采用軟啟動可以延長燈具的使用壽命;

        2)漸明、漸暗控制消除了人眼對亮暗突變的不適應(yīng)感;

        3)抗干擾能力強(qiáng);

        4)顯示電路采用共陽極數(shù)碼管,單片機(jī)的段輸出可以不加以驅(qū)動電路;

        5)外圍電路簡單,實(shí)用價值高,操作安全方便;

        6)性能價格比好。

        4 采用的技術(shù)方案

        簡要工作原理:首先電源供電為220V。輸入鍵為兩個觸點(diǎn)開關(guān),控制燈光的漸亮與漸暗。按開燈鍵,51單片機(jī)執(zhí)行開燈動作程序。過零檢測,檢測到過零電壓告訴單片機(jī),產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖控制晶閘管,從晶閘管開始承受正向電壓,到觸發(fā)脈沖出現(xiàn)之前的電角度稱為控制角,晶閘管在一周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度成為導(dǎo)通角,在控制角增大的同時,晶閘管導(dǎo)通角逐漸減小,燈光逐漸暗;當(dāng)按關(guān)燈鍵時,51單片機(jī)執(zhí)行關(guān)燈動作程序。過零檢測,檢測到過零電壓告訴單片機(jī),產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖控制晶閘管,在控制角減小的同時,晶閘管導(dǎo)通角逐漸增大,燈光漸亮。顯示電路顯示延時時間。

        這個方案的優(yōu)點(diǎn)為:產(chǎn)品外圍電路簡單,采用軟啟動可以延長燈具的使用壽命,漸明、漸暗控制,對人眼無刺激,抗干擾能力強(qiáng),操作安全方便,成本低。

        5 電路及其工作原理

        5.1 .部分電路及其工作原理

        5.1.1 負(fù)載部分(主電路部分)工作原理

        ~220V經(jīng)整流橋整流后,交流電變成有極性的直流電。為了使操作更加安全,在晶閘管之后加一個光電耦合器件進(jìn)行隔離,這樣即抗干擾,又可以保護(hù)單片機(jī)。(其中燈泡,整流橋,晶閘管均為高壓)。電路接在單片機(jī)的P3.4口。

        5.1.2 同步電壓形成部分工作原理

        如果觸發(fā)電路和主電路不同步即每個周期的起點(diǎn)不一致,二者各按自己的規(guī)律變化規(guī)則,則輸出電壓無規(guī)則。為此在整流橋之前加一個帶中心軸頭的雙9V變壓器,這樣經(jīng)全波整流后,經(jīng)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓,再經(jīng)穩(wěn)壓管削波,這樣在過零點(diǎn)時,保證了主電路也從零開始承受正向電壓使每周產(chǎn)生的第一個觸發(fā)脈沖的時間都一樣,使觸發(fā)電路與主電路取得了同步。

        5.1.3 顯示部分工作原理

        電路顯示部分為兩位數(shù)字顯示。P0口和P2口分別接兩個LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管,每筆畫工作電流ILED約在5mA~10mA之間,若電流過大會損壞數(shù)碼管,因此,必須加限流電阻,其阻值可按下式計(jì)算:

        其中,U0為家在LED兩端電壓,ULED為LED數(shù)碼管每筆畫壓降(約2伏左右)。由于電路使用的是共陽極數(shù)碼管,單片機(jī)的段輸出可以不加驅(qū)動電路,從而簡化了電路,降低了成本。

        5.1.4 延時時間控制部分工作原理

        電路接在P1口,是一個八位預(yù)置開關(guān),可以調(diào)整延時時間。

        5.2 .整機(jī)電路工作原理

        U2(漸亮按鈕),U3(漸暗按鈕)為兩個觸點(diǎn)開關(guān),分別接在P3.2口與P3.5口,控制燈光的漸明、漸暗。按U2,單片機(jī)執(zhí)行開燈動作程序,同時檢查P3.3口是否有過零電壓,即過零檢測,若有電壓過零(延時時間為軟件程序確定),晶閘管主電路與過零電壓同步,晶閘管承受正向脈沖電壓,產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通,軟啟動開始,隨著晶閘管導(dǎo)通角的逐漸增大,燈逐級亮,直到達(dá)到一個最亮的穩(wěn)態(tài);按U3,單片機(jī)執(zhí)行關(guān)燈動作程序,同時檢查P3.3口是否有過零電壓,即若有電壓過零,晶閘管主電路與過零電壓同步,晶閘管承受正向脈沖電壓,產(chǎn)生觸發(fā)脈沖,晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通,隨著晶閘管導(dǎo)通角的逐漸減小,燈逐級滅,直到達(dá)到一個最暗的穩(wěn)態(tài)。顯示電路顯示延時時間(延時時間為軟件程序確定),時間長短可由預(yù)置開關(guān)調(diào)整。

        5.3 程序設(shè)計(jì)

        開始置初值設(shè)置循環(huán)開始的狀態(tài)。對P3.4口清零,再初始化。判斷P3.2口是否為零,若不為零(無鍵按下)則返回到原地,若為零(有鍵按下)程序繼續(xù)執(zhí)行,繼續(xù)判斷P3.3口是否為零,即過零檢測,不是零則返回到原地,是零則延時N(N為0~255的整數(shù),視為延時變亮,可由八位預(yù)置開關(guān)調(diào)整(顯示為N),觸發(fā)晶閘管后延時變量自動減一,M-1不等于零則返回到P3.3口,等于零則繼續(xù)執(zhí)行N-1程序,N不等于零返回到P3.3口,N等于零,晶閘管完全導(dǎo)通燈常亮;判斷P3.5口是否為零,若不為零(無鍵按下)返回到原地,若為零(有鍵按下)程序繼續(xù)執(zhí)行。判斷P3.3口是否為零,即過零檢測,不是零返回到原地,是零則延時N個35μs,觸發(fā)晶閘管,燈光漸暗,M為延時變亮,可由八位預(yù)置開關(guān)調(diào)整,觸發(fā)晶閘管后延時變亮自動減一,M-1不等于零則返回到P3.3口,等于零繼續(xù)執(zhí)行N+1程序,N不是最大則返回到P3.3口,N是最大,晶閘管完全關(guān)斷,燈長滅。

        [1]鄭中杰.晶閘管變流技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

        [2]何立民.MCS-51系列單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社,1995.

        [3]楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.高等教育出版社,1997.

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