实验报告：基于51单片机的智能台灯控制系统

背景

本实验旨在设计一个基于51单片机的智能台灯控制系统，该系统可以通过按键进行手动控制，并能根据环境光强度自动调节台灯亮度。此外，系统还具备倒计时关灯功能。

器件连接

1. 51单片机（STC89C52RC）
2. LCD显示屏
   • RS：P2^5
   • RW：P2^6
   • EN：P2^7
   • 数据端口：P0
3. ADC0832模数转换器
   • CS：P1^0
   • CLK：P1^1
   • DIO：P1^2
4. LED灯
   • LED1：P1^7
   • LED2：P1^6
5. 按键
   • key_01：P3^0
   • key_02：P3^1
   • key_03：P3^2

硬件介绍

1. 51单片机

   • STC89C52RC是一款高性能、低功耗的8位微控制器，具有丰富的I/O接口和强大的处理能力。

2. LCD显示屏

   • 使用LCD1602显示屏，通过4位或8位并行接口与单片机连接，用于显示当前状态和设置项。

3. ADC0832

   • 一款8位分辨率的模数转换器，用于将模拟信号（如光强传感器的输出）转换为数字信号，供单片机处理。

4. LED灯

   • 作为控制对象，通过PWM（脉宽调制）信号调节其亮度。

5. 按键

   • 用户接口，用于设置和控制台灯模式及参数。

设计原理

电路原理

1. LCD显示屏连接

   • RS、RW、EN分别连接到P2的5、6、7脚，数据端口连接到P0口。
   • 通过设定RS、RW和EN信号，控制LCD显示指令和数据。

2. ADC0832连接

   • 通过P1口的0、1、2脚与单片机连接，分别为CS、CLK和DIO信号。
   • 通过控制CS、CLK和DIO，实现模拟信号到数字信号的转换。

3. LED灯连接

   • LED1和LED2分别连接到P1的7、6脚，通过PWM信号控制其亮度。

4. 按键连接

   • key_01、key_02、key_03分别连接到P3的0、1、2脚，通过检测按键状态实现功能选择和参数调整。

程序原理

1. LCD显示初始化

   • 设置显示模式、光标移动模式和显示开关，通过函数LCD_init实现。

2. 按键扫描

   • 通过函数KeySscan扫描按键状态，并通过防抖处理确保按键检测的准确性。

3. ADC0832数据获取

   • 通过函数Get_AD_Result从指定通道读取模拟信号，并转换为数字信号。

4. LED亮度控制

   • 通过PWM信号控制LED亮度，根据环境光强度或用户设置调整PWM占空比。

5. 倒计时功能

   • 通过定时器中断实现秒级倒计时功能，并在倒计时结束时关闭LED灯。

核心代码说明

void LCD_write_com(unsigned char com) {
    RS_CLR;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    DataPort = com;   // 命令写入端口
    delay_lcd_ms(5);
    EN_CLR;
}

void LCD_write_data(unsigned char dataa) {
    RS_SET;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    DataPort = dataa;  // 数据写入端口
    delay_lcd_ms(5);
    EN_CLR;
}

void init_timer1(void) {
    TMOD |= 0x10;  // 定时器1为工作方式1  16bit
    TH1 = (65536 - 500) / 256;
    TL1 = (65536 - 500) % 256;
    ET1 = 1;  // 开定时器1中断
    TR1 = 1;  // 开定时器
    EA = 1;  // 开总开关
}

主要功能

1. 显示功能

   • 初始化显示屏并在不同模式下显示相应信息，如手动模式、自动模式和倒计时功能。

2. 按键功能

   • 实现模式切换和参数调整，通过按键选择不同功能并调整相应参数。

3. 自动亮度调节

   • 根据环境光强度自动调整LED亮度，使得台灯在不同光照条件下保持适宜的亮度。

4. 倒计时关灯

   • 通过定时器中断实现倒计时功能，在设定时间结束后自动关闭台灯。

实验结果

通过上述设计，实现了一个功能齐全的智能台灯控制系统，具备手动和自动模式调节亮度、显示屏显示当前状态和倒计时关灯功能。通过调试和验证，系统工作稳定，功能实现效果良好。

总结

本实验通过硬件电路设计和软件编程，成功实现了智能台灯控制系统的设计。通过实验验证，系统能够根据用户设置和环境光强度自动调节亮度，具备较高的实用性和智能化水平。未来可进一步优化系统性能，增加更多智能功能，如远程控制和语音识别等。

资源代码

https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2