【正文】 ......... 20 6 設(shè)計總結(jié) ............................................................. 21 系統(tǒng)應(yīng)用前景 .................................................... 21 設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和其解決辦法 ................................ 21 創(chuàng)新之處及擴展分析 .............................................. 21 結(jié)束語 .................................................................. 22 致 謝 ................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ................................................................ 23 附錄 A 原理圖 .......................................................... 25 附錄 B 仿真總圖 ........................................................ 26 附錄 C 主程序清單 ...................................................... 27 附錄 D LCD1602 顯示程序清單 ............................................. 32 附錄 E ADC0832 程序清單 ................................................. 34 1 1 緒論 研究背景與意義 現(xiàn)在社會正在高速發(fā)展，照明已成為我們生活中息息相關(guān)的一部分，在學習，城市建設(shè)等有著舉足輕重的作用。 LED 燈的芯片由半導(dǎo)體材料制成 ， 這種材料最大的特點在于可以電致發(fā)光 。相較于傳統(tǒng)光源有著不可比擬的優(yōu)勢，而且在其他方面也有著廣泛的用途。 一、 體積小 ： LED 很小 ， 它是將一塊非常小的晶片進行封裝 。 二、耗電量低： LED 耗電相當?shù)停话銇碚f LED 的工作電壓是 。工作電流是 。這就是說：它消耗的電能不超過 。 三、使用壽命長： 與 傳統(tǒng)照明設(shè)備相比 ， LED 的使用時限高達 10 多 萬個小時 。 四、高亮度、低熱量： LED 光源是一種冷光源 ， 采用冷發(fā)光技術(shù) ， 發(fā)熱量較低。 五、環(huán)保： LED 燈的制作材料是無毒不含水銀等有毒物質(zhì) ， 所以非常環(huán)保。 六、堅固耐用 LED 燈發(fā)展及其的迅速 ， 從工業(yè) 、 建筑到家居幾乎都有它的身影 。近年來，隨著高亮度黃光 LED 燈的出現(xiàn)，智能控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的智能化調(diào)光系統(tǒng)將成為發(fā)展的必然趨勢。 以 自動控制為主 ， 盡量減少人為的操作 ， 這是智能控制主要的思想 。 所以其在一般的情況下 ， 不需要人的參與 。這樣有利于效率的提升，也避免出現(xiàn)一些不可控的因素。 有利于提高管理水平 。 其實 家庭智能化照明燈具在環(huán)保和節(jié)能方面也具有巨大的發(fā)展空間 。 它可以做到自適應(yīng)調(diào)整 ， 根據(jù)個人需要自動開啟和關(guān)閉 。 這樣既節(jié)約了電力 ，又 避免了一些不必要的人力的 浪費。相信對于現(xiàn)在地球的環(huán)保將起著巨大的推動作用。 自動化控制系統(tǒng)有很多種 ， 設(shè)計的智能調(diào)光系統(tǒng)由 AT89C5模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0832輔以一些傳感器，檢測設(shè)備，控制設(shè)備和顯示設(shè)備等組成。光敏電阻可以根據(jù)周圍環(huán)境光線情況改變阻值，通過轉(zhuǎn)換模塊將信號輸入到單片機，從而能控制 LED 燈。另外，可以根據(jù)周圍環(huán)境光照情況，自動點亮或者熄滅 LED 燈 。同時可以手動控制其亮度和色溫，從而達到最佳的燈光效果，實現(xiàn)智能化控制化的目的。 可以想象，未來 LED將有機會全部取代普通的照明光源。其發(fā)展的潛力是巨大的。相信在不久以后將其應(yīng)用于生活中的方方面面，如農(nóng)業(yè)，家居，樓宇等不再是一個夢想。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 隨著科技和工業(yè)的發(fā)展及各種新型材料的出現(xiàn)， LED 燈的制作成本越來越低。其商業(yè)潛力無限，商業(yè)規(guī)模也更加巨大。 LED 燈不在局限于高端市場 ， 開始進入普通百姓人家 。 家居照明成為其拓展的亮點 。 相較于普通的照明設(shè)備 ， LED 燈亮度高，節(jié)能，而且不含汞，符合政 府節(jié)能環(huán)保的政策。所以 LED 燈在各個方面都具有其應(yīng)用價值。比如 LED 燈泡、吸頂燈、面板燈等。 一般來說 ， 智能控制一般以計算機技術(shù)為主 ， 通信 ， 電氣 ， 自動化等相關(guān)學科為輔 。其能夠根據(jù)外界不同環(huán)境，不同情況，進行智能化控制。達到節(jié)能，降低相關(guān)費用的目的。 而在 傳統(tǒng)領(lǐng)域 ， 其控制方式一般為手動控制 ， 需要人實時的去控制 ， 管理 。這 對人力資源是一種很大的浪費 。 在國外 ， 一些學者已研發(fā)了專門的控制系統(tǒng) ，控制的方式呈現(xiàn)多樣化， 如遙控 ，現(xiàn)場感應(yīng)等 。 營造各種適宜的光環(huán)境 。 但不可忽視的是 LED 燈的研究仍存在一些問題 ：對于普通照明 來說， LED 燈主要目的在于節(jié)能，與其驅(qū)動設(shè)計不符，也忽略了人們對恒照明光環(huán)境的追求。另外，其在保護這一方面還有欠缺，如過溫和過流保護。同時由于 LED 燈在戶外領(lǐng)域發(fā)展的迅速，更多的人力，物力資源向戶外領(lǐng)域研究傾斜，室內(nèi)照明稍顯落后。所以 LED 在戶內(nèi)照明的發(fā)展前景是巨大的。 3 2 設(shè)計總體方案 設(shè)計內(nèi)容與要求 設(shè)計一種家庭智能 LED 照明燈具，能通過按鍵控制 LED 燈的開關(guān)，當有人進入探測范圍，可以根據(jù)環(huán)境光線強度控制 LED 燈的開關(guān)。 設(shè)計方案選擇 自動化控制系統(tǒng)有很多種，設(shè)計的智能調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計方案也多種多樣，下面介紹各種設(shè)計方案的選擇。 單片機的選擇 方案一、 MCS51 單片機 AT89C51 是 51 系列單片機中最具代表性的型號，得到了廣泛的應(yīng)用。 AT89C51以一塊集成芯片為主，集成了控制所需要的基本內(nèi)容。一般來說，它包括了 CPU、存儲器、 I/O 口、定時器、寄存器等。以 CPU 為主，結(jié)合芯片，其他部分通過片內(nèi)單一的總線連接起來。控制方式以寄存器中的集中控制方式為主。 方案二、 AVR 單片機 AVR 單片機是一種高速 8 位單片機，它精簡了 RISC 指令集。它出現(xiàn)在 51 系列單片機之后，相對 51 系列， AVR 資源更為豐富，也擁有更為強大的接口。其在很多設(shè)計與場合可以代替 51 系列單片機，而且價格也更為低廉。 AVR 單片機使用的是 MCU，硬件結(jié)構(gòu)較為簡單，沒有大量的外圍器件，系統(tǒng)的可靠性也較強。 方案分析： 上述兩種單片機基本都可以實現(xiàn)設(shè)計，因為 AT89C51 有較強的代表性，可查資料也比較多，設(shè)計采用方案一。 人體感應(yīng)檢測方案的選擇 方案一、主要的檢測元件為紅外對管。其由紅外發(fā)送管和紅外接收管組成，這兩個元件是相對的，只要中間有物體，將會遮擋信號 ，這樣紅外接收管將接收不到信號，以此進行檢測。 方案二、采用常見的 BIS0001 電路，能夠?qū)鞲行盘栠M行處理。一般來說，人體熱釋電傳感器是一個模塊，由 BIS000熱釋電傳感器和一些外部元件組成。一般用于一些自動燈光和智能照明系統(tǒng)。 方案一中的兩個元件必須要求相對，使用起來不太方便，選用方案二較為合適。 光照檢測的方案的選擇 4 方案一、光敏電阻能夠根據(jù)外界光照強度而改變阻值，通過這一特性，可以把相應(yīng)的亮度轉(zhuǎn)換成一個模擬值。 方案二、利用一些常見的光傳感器件，如光敏二極管和三級管，目前使用較多的是 硅光電二極管。它能夠把周圍環(huán)境的光照強度轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字電平，將其輸入到單片機中。 因為手動模式需要根據(jù) LCD 顯示的亮度信息（模擬值）來調(diào)節(jié) LED 燈的亮度，所以采用方案一。 ADC 芯片的選擇 方案一、 ADC0809 ADC0809 是 一種 8 通道的 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)譯碼后的信號，選擇其中一個進行 A/D 的轉(zhuǎn)換。它常應(yīng)用在單片機初學設(shè)計中。 方案二 、 ADC0832 ADC0832 相 較于 0809，它只有兩個轉(zhuǎn)換通道，其分辨率為 8 位，在設(shè)計中有很高的普及率。它的性價比和兼容性高，深受單片機愛好者 的歡迎，基本可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片的轉(zhuǎn)換時間也極短，轉(zhuǎn)換速度快，誤差性小，芯片使能輸入是獨立的，控制起來更加的方便 。 ADC0809 是八通道 ， ADC0832 為雙通道，而且 ADC0832 能夠輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇，設(shè)計選擇方案二。 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 設(shè)計以 ADC 數(shù)據(jù)采集模塊為核心，輔以時鐘電路，復(fù)位電路，熱釋電傳感電路，LCD 顯示電路和 LED 發(fā)光電路組成。光敏電阻在特定波長的光照射下自身的阻值會改變，通過這一特性，可以同時加載一個電阻，電阻兩端電壓變化。 ADC 采集電壓值，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號傳輸?shù)絾纹瑱C。設(shè)計在默認上電狀態(tài)下為自動模式，可以根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié) LED 的亮度（通過點亮 LED 燈的個數(shù)）。同時 LCD 液晶顯示器可以顯示相關(guān)信息，便于手動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖 1 所示。 5 L E D 數(shù) 碼 顯 示單片機晶 振 電 路A D C 采 集熱 釋 電 傳 感 器綠 光 L E D 燈 具黃 光 L E D 燈 具光 敏 電 阻圖 1 系統(tǒng)設(shè)計框圖 智能調(diào)光的自動化調(diào)整的控制方式有很多， 設(shè)計由 AT89C5 ADC0832 輔以一些傳感器，檢測設(shè)備，控制設(shè)備和顯示設(shè)備來設(shè)計智能光照系統(tǒng)。光敏電阻可以根據(jù)周圍環(huán)境光線情況改變阻值，通過轉(zhuǎn)換模塊將信號輸入到單片機，從而能控制 LED 燈。另外，可以根據(jù)周圍環(huán)境光照情況，自動點亮或者熄滅 LED 燈。同時可以手動控制其亮度和色溫，從而達到最佳的燈光效果，實現(xiàn)智能化控制化的目的。 系統(tǒng)工作原理 設(shè)計基于光線傳感器（光敏電阻）對于周圍環(huán)境光照強度的感應(yīng)。通過 ADC 采集模塊（ ADC0832）采集光敏電阻兩端的電阻值。因為光敏電阻的阻值會隨著光線強度的變化而進行改變，光線強度越弱，其阻值越大。兩端電壓也將隨著阻值的變化而變化。 ADC 模塊將此電壓數(shù)據(jù)采集，當其達到設(shè)定值的時候， LED 燈將會自動增加點亮燈的個數(shù)，同時 LCD 顯示器將會顯示相關(guān)信息。反之，當 ADC0832 所采集到的值達到設(shè)定的較小的閥值， LED 燈將會自動關(guān)閉一些點亮燈的數(shù)目 。 另外 ， 設(shè)計采用了手動模式 ， 通過按鈕來自己調(diào)整 LED 燈的數(shù)目，方便個人的 選擇，更加的人性化。 6 3 使用芯片和相關(guān)模塊的簡介 單片機芯片 單片機一般是將一個計算機系統(tǒng)集成在一塊芯片上，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能。 設(shè)計采用較為常用的 AT89C51 作為其控制核心。 AT89C51 帶有高性能的 8 位處理器，而且所需的電壓較低。它包括 RAM、 ROM、核心 CPU、 I/O 接口等。一般來說其包含以下幾個組件： 一個 8 位 CPU； 時鐘 電路 ， 用來實現(xiàn)震蕩 ； 4K 字節(jié) ROM 程序存儲器 ： 128字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)存儲器；兩個 16 位 定時器 /計數(shù)器； 外部 存儲器 ； 可編程的 I/O 口； 一個可編程全雙