光照强度控制系统设计.doc

中北大学计算机控制课程设计说明书 第 PAGE \* MERGEFORMAT 1 页 共 NUMPAGES \* MERGEFORMAT 14 页 1引言 近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与HYPERLINK /view/2484456.htm传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。而且随着科学技术的发展，计算机控制的使用变得更广泛，更加深入，不仅带动了人们的生活水平的提高，同时也带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的计算机应用系统中，计算机往往作为一个核心部件来使用，仅计算机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 照明是我们日常生活、办公和运营中不可或缺的部分。目前，绝大多数的照明系统都仍然采用全功率连续开灯的方式，既造成电能的浪费增加了经济成本又在许多数情况下成为光污染源。为提高能源的利用效率，国家在照明节能设计方面有具体的要求：在保证不降低作业面视觉要求，不降低照明质量的前提下，力求最大限度地减少照明系统中的能源损失。因此，开发一种以白炽灯为照明光源的光照强度定量节能调光系统，在满足照度要求前提下，引入根据外部环境光照变化的补偿机制，既节能又可以避免光污染的产生。 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制电路通过单片机控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发信号的送出时间，达到调光的目的。 1.1设计思路 本光照强度控制系统的框图如下： 图1.1 光照强度控制系统框图 控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，这里选用的是STC89C52单片机。 驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需要。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可控硅。 负载部分：本电路控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。 1.2设计目的和意义 通过这次课程设计，希望在理清它的发展脉络基础上，更加能了解它的工作原理，将平时所学的知识用于实验探索上，这对于提高我们的动手能力，创新意识，以及锻炼思维活动无疑是一个莫大的提高和帮助。 2软件介绍 PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDAHYPERLINK /view/37.htm软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高。 早期的PROTEL主要作为印制板自动布线HYPERLINK /view/3319530.htm工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDAHYPERLINK /view/37.htm软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、HYPERLINK /view/1805103.htm模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层HYPERLINK /view/1185194.htm印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、HYPERLINK /view/33315