课程设计
课程单片机课程设计
题目基于单片机的照明控制系统
院系电气信息工程学院测控系
专业班级
2012 年7 月8 日
学生姓名
学生学号
指导教师
东北石油大学课程设计任务书
课程单片机课程设计
题目基于单片机的照明控制系统
专业姓名学号
一、任务
设计一款基于AT89C51 单片机室内照明系统，实现八盏等一次点亮，即每
按下一次开关就点亮一盏灯，八盏灯全亮后，重复操作。先用单片机直接驱动八盏LED 灯点亮，再通过继电器驱动大功率的照明灯点亮。
二、设计要求
[1] 用单片机实现八盏LED 灯开关控制点亮。
[2] 用继电器将小功率控制转化为大功率控制，驱动照明灯按开关控制点亮。
[3] 写出详细的设计报告。
[4] 给出全部电路和源程序。
三、参考资料
[1] 吴金戎,沈庆阳. 8051单片机实践与应用[M]. 北京：清华大学出版社,2002.
[2] 朱清慧. Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真[M]. 北京：清华大学
出版社; 2008.
[3] 孙涵芳,徐爱卿. 单片机原理及应用[M]. 北京：航空航天大学出版社,1996.
[4] 胡耀斌,蒋彦,朱慧玲. 室内大面积照明的节能控制研究[ J] . 电测与仪
表,2007( 11) : 32- 35.
[5] 张庆双. 经典实用电路大全[M]. 北京：机械工业出版社,2008.
完成期限2012.6.29 至2012.7.8
指导教师
专业负责人
2012年 6 月29 日
目录
第1 章绪论............................................................................................................2...
1.1 LED 灯介绍. ...............................................................................................
2...
1.2 单片机的应用.............................................................................................
2...
1.3 本设计任务.................................................................................................3...
第2 章总体方案论证与设计................................................................................4..
2.1 LED 显示电路............................................................................................4...
2.2 继电器控制电路.........................................................................................4...
2.3 总体硬件组成框图......................................................................................4..
第3 章系统硬件设计..........................................................................................6...
3.1 LED 灯电路硬件设计.................................................................................6..
3.2 照明电路设计.............................................................................................7...
第4 章系统的软件设计........................................................................................9...
4.1 程序设计.....................................................................................................9...
第5 章系统调试与测试结果分析.......................................................................1..0
5.1 使用的仪器仪表.......................................................................................1..0.
5.2 系统调试...................................................................................................1..0.
5.3 测试结果...................................................................................................1..0.
结论.....................................................................................................................1..2..
参考文献.................................................................................................................1..3..
附录1 程序................................................................................错.. 误!未定义书签。
附录2 仿真效果图.................................................................................................1..5.
第1 章绪论
随着电子技术的飞速发展，以单片机为基础的控制系统已经广泛应用于工
业，农业，交通，楼宇等领域，微型计算机作为控制系统的主体和核心已经逐步
代替了传统控制系统的常规电路。单片机技术的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了基础。
1.1 LED 灯介绍
LED（Light Emitting Diode ），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可
以直接把电转化为光。LED 的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N 型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，
它们之间就形成一个P-N 结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就
会被推向P 区，在P 区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，
这就是LED 发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N 结的材料
决定的。本次课程设计使用的是小功率的发光二级管。
1.2 单片机的应用
由于单片机技术的不断发展，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，小到居民生活大到国家生产几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这
些都是利用开单片机电路进行控制实现的。本次课程设计只用单片机驱动照明电路。
1.2.1 单片机驱动点亮LED 灯
通过上述对LED 等的介绍，LED 灯属于小功率的器件，所以其用的驱动电
压小、功率低，故能用单片机接小电压直接驱动点亮。因此这里没有复杂的驱动电路。
1.2.2 驱动点亮照明电路
作为照明灯，必须使用功率较大的器件，才能达到照明的目的，但单片机出的功率小故不能直接驱动电路照明灯泡，所以必须加继电器作为开关、12V 交流电源以及三极管放大电流。用单片机将三极管导通，三极管产生的大电流用来驱动继电器，继电器工作使照明电路导通，从而达到点亮灯泡的作用。
1.3 本设计任务
本设计任务为实现开关控制八盏LED 等依次点亮，进而控制八盏照明灯依
次点亮。次任务虽然简单明了、操作方便、以实现，但其不失为居家照明用灯的
一种照明电路。当然现行市场节能环保，功能全面的照明电路举不胜举，但简单的小电路照明系统任占有它的一席之地。不及如此，通过此次对任务的设计，不仅从中学到了一些知识，也充分把理论与实践结合起来，做到学以致用。
本研究即以AT89C51单片机为核心，采用单片机直接控制小功率的LED 灯，
用继电器作为开关控制大功率的照明灯泡。
第2 章总体方案论证与设计
本系统采用单片机AT89C51 为照明电路控制中心，系统主要包括LED 显示
电路、继电器控制电路、按键电路等。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。
2.1 LED 显示电路
由于二极管只能从正向导通，所以可以采用单片机输出高电平点或单片机输出低电平点亮。
方案一：单片机输出高电平点亮，将每一个LED 发光管的正端接至单片机的一个I/O 口，另一端通过电阻接地。这种方法可以直接驱动LED，原理简单，驱动能力强，LED 的亮度也可以通过限流电阻调节，非常方便，虽然此种方法
太浪费单片机的I/O 口，但在本设计可以使用。
方案二：单片机输出低电平点亮，将每一个LED 发光管的正端通过电阻接一个5V 的电源，LED 发光管的另一脚接I/O 口，当I/O 口为低电平时，点亮LED
灯。该方法占用单片机的资源与方案一相同。
比较以上两种方案，由于单片机上电后各个口都处于高电平，这样不利于单片机输出高电平点亮，故选取方案二。
2.2 继电器控制电路
继电器控制照明电路与LED 灯的点亮方式相同，故采用与LED 现实电路相
同的控制方式，这里不再论述。
2.3 总体硬件组成框图
LED 灯控制电路开关控制电路
AT89C51
照明电路
继电器控制电路
图2-1 总体硬件组成框图
系统框图如图2-1 所示，系统主要由三大模块组成即LED 灯控制电路、继电器控制照明电路、开关控制电路。