苏佳佳

哈尔滨固泰电子有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060

1 立项的目的和意义

考虑人眼适应光线的要求，本产品利用软启动（自动升压）来控制剧场灯光的亮度。其主要功能器件为单片机AT89C51和晶闸管。

2 技术要求与内容

1）两位数字显示；

2）延时 35μs～1ms；

3）能控制最大100W灯泡。

3 本产品的特点

1）采用软启动可以延长灯具的使用寿命；

2）渐明、渐暗控制消除了人眼对亮暗突变的不适应感；

3）抗干扰能力强；

4）显示电路采用共阳极数码管，单片机的段输出可以不加以驱动电路；

5）外围电路简单，实用价值高，操作安全方便；

6）性能价格比好。

4 采用的技术方案

简要工作原理：首先电源供电为220V。输入键为两个触点开关，控制灯光的渐亮与渐暗。按开灯键，51单片机执行开灯动作程序。过零检测，检测到过零电压告诉单片机，产生一个触发脉冲控制晶闸管，从晶闸管开始承受正向电压，到触发脉冲出现之前的电角度称为控制角，晶闸管在一周期内导通的电角度成为导通角，在控制角增大的同时，晶闸管导通角逐渐减小，灯光逐渐暗；当按关灯键时，51单片机执行关灯动作程序。过零检测，检测到过零电压告诉单片机，产生一个触发脉冲控制晶闸管，在控制角减小的同时，晶闸管导通角逐渐增大，灯光渐亮。显示电路显示延时时间。

这个方案的优点为：产品外围电路简单，采用软启动可以延长灯具的使用寿命，渐明、渐暗控制，对人眼无刺激，抗干扰能力强，操作安全方便，成本低。

5 电路及其工作原理

5.1 .部分电路及其工作原理

5.1.1 负载部分（主电路部分）工作原理

～220V经整流桥整流后，交流电变成有极性的直流电。为了使操作更加安全，在晶闸管之后加一个光电耦合器件进行隔离，这样即抗干扰，又可以保护单片机。（其中灯泡，整流桥，晶闸管均为高压）。电路接在单片机的P3.4口。

5.1.2 同步电压形成部分工作原理

如果触发电路和主电路不同步即每个周期的起点不一致，二者各按自己的规律变化规则，则输出电压无规则。为此在整流桥之前加一个带中心轴头的双9V变压器，这样经全波整流后，经三端稳压器稳压，再经稳压管削波，这样在过零点时，保证了主电路也从零开始承受正向电压使每周产生的第一个触发脉冲的时间都一样，使触发电路与主电路取得了同步。

5.1.3 显示部分工作原理

电路显示部分为两位数字显示。P0口和P2口分别接两个LED数码管。LED数码管，每笔画工作电流ILED约在5mA～10mA之间，若电流过大会损坏数码管，因此，必须加限流电阻，其阻值可按下式计算：

其中，U0为家在LED两端电压，ULED为LED数码管每笔画压降（约2伏左右）。由于电路使用的是共阳极数码管，单片机的段输出可以不加驱动电路，从而简化了电路，降低了成本。

5.1.4 延时时间控制部分工作原理

电路接在P1口，是一个八位预置开关，可以调整延时时间。

5.2 .整机电路工作原理

U2（渐亮按钮），U3（渐暗按钮）为两个触点开关，分别接在P3.2口与P3.5口，控制灯光的渐明、渐暗。按U2，单片机执行开灯动作程序，同时检查P3.3口是否有过零电压，即过零检测，若有电压过零（延时时间为软件程序确定），晶闸管主电路与过零电压同步，晶闸管承受正向脉冲电压，产生触发脉冲，晶闸管触发导通，软启动开始，随着晶闸管导通角的逐渐增大，灯逐级亮，直到达到一个最亮的稳态；按U3，单片机执行关灯动作程序，同时检查P3.3口是否有过零电压，即若有电压过零，晶闸管主电路与过零电压同步，晶闸管承受正向脉冲电压，产生触发脉冲，晶闸管被触发导通，随着晶闸管导通角的逐渐减小，灯逐级灭，直到达到一个最暗的稳态。显示电路显示延时时间（延时时间为软件程序确定），时间长短可由预置开关调整。

5.3 程序设计

开始置初值设置循环开始的状态。对P3.4口清零，再初始化。判断P3.2口是否为零，若不为零（无键按下）则返回到原地，若为零（有键按下）程序继续执行，继续判断P3.3口是否为零，即过零检测，不是零则返回到原地，是零则延时N（N为0～255的整数，视为延时变亮，可由八位预置开关调整（显示为N），触发晶闸管后延时变量自动减一，M-1不等于零则返回到P3.3口，等于零则继续执行N-1程序，N不等于零返回到P3.3口，N等于零，晶闸管完全导通灯常亮；判断P3.5口是否为零，若不为零（无键按下）返回到原地，若为零（有键按下）程序继续执行。判断P3.3口是否为零，即过零检测，不是零返回到原地，是零则延时N个35μs，触发晶闸管，灯光渐暗，M为延时变亮，可由八位预置开关调整，触发晶闸管后延时变亮自动减一，M-1不等于零则返回到P3.3口，等于零继续执行N+1程序，N不是最大则返回到P3.3口，N是最大，晶闸管完全关断，灯长灭。

[1]郑中杰.晶闸管变流技术.机械工业出版社，1998.

[2]何立民.MCS-51系列单片机及应用系统设计.北京航空航天大学出版社，1995.

[3]杨素行.模拟电子技术基础简明教程.高等教育出版社，1997.