【正文】 I 畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 基于 PWM調(diào)光的智能多功能臺(tái)燈設(shè)計(jì) 學(xué) 院 物理與電子工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 13 電子信息工程（ 2）班 學(xué) 號(hào) 1336230077 學(xué)生姓名 郁吉麗 指導(dǎo)教師 孫運(yùn)旺 副教授 完成日期 2020 年 1 月 II 摘 要 隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，人們生活中的照明工具也在發(fā)生著巨大的變化。普通電燈，白熾燈， LED 燈 ， 這也反映了人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展。目前的家居逐步朝著多功能化智能化的方向發(fā)展 [12]。隨著環(huán)境問(wèn)問(wèn)題的惡化，能源的減少。節(jié)能綠色環(huán)保的臺(tái)燈，逐步走進(jìn)了人們的生活。以前的臺(tái)燈用途單一，而現(xiàn)在的人們需要一種多功能智能化的臺(tái)燈。因此利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一種多功能綠色環(huán)保的臺(tái)燈是一種很好的方向。 本文介紹了一種基于 PWM 調(diào)光的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)。把單片機(jī)技術(shù)和PWM 調(diào)光技術(shù)結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。利用軟件來(lái)改變占空比從而來(lái)改變電壓的大小實(shí)現(xiàn)調(diào)光。利用 DS1302 時(shí)鐘芯片和單片機(jī)結(jié)合來(lái)產(chǎn)生時(shí)間日歷。利用 DS18B20 溫度檢測(cè)芯片來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度。用1602 字符型液晶顯示芯片來(lái)顯示時(shí)間，日歷，星期，溫度，以及臺(tái)燈的光強(qiáng)等級(jí)。利用蜂鳴器和時(shí)鐘芯片產(chǎn)生定時(shí)鬧鐘。 利用 HX1838紅外接收來(lái)進(jìn)行紅外控制。 從而使臺(tái)燈擁有多項(xiàng)功能。 關(guān)鍵詞 PWM 調(diào)光 ；時(shí)鐘芯片；溫度檢測(cè)；日歷；紅外； III Abstract With the development of electronic technology, people living in the lighting tool is also undergoing tremendous changes . Ordinary lamp , incandescent , LED lights. It also reflects the progress and development of human society and technology. The current domestic industry gradually towards multifunctional intelligent direction . With the deterioration of the environment to ask questions , the energy reduction . Green energysaving lamp , getting into people39。s lives . Previous use of a single lamp , and now people need a versatile intelligent lamp. So take advantage of the knowledge to design a multipurpose green lamp is a good direction. This paper describes the design of a lamp based intelligent PWM dimming . The microcontroller technology and PWM dimming technology bine to achieve a strong regulator station lights . Make use of software to change the duty cycle and thus to change the size of the voltage dimming . Using DS1302 clock chip and singlechip bination to generate time calendar. Using DS18B20 temperature detection chip to detect the ambient temperature. Character LCD with a 1602 chip to display the time , calendar , week, temperature, and light intensity lamp level .Make use of the buzzer and the alarm clock chip to generate timing . For the infrared control using HX1838 infrared that the lamp has a number of functions. Key words PWM dimming。 clock chip。 temperature detection。 calendar。 infrared IV 目 錄 1. 設(shè)計(jì)的總體要求及方案選擇 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 調(diào)光技術(shù)的選擇 ................................................................................... 1 2 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) .......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 整體電路系統(tǒng)模塊 ............................................................................... 2 單片機(jī)主控系統(tǒng) ................................................................................... 2 3. 各模塊分析 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ....................................................................................... 3 時(shí)鐘系統(tǒng) ............................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 液晶顯示系統(tǒng) ....................................................................................... 4 溫度檢測(cè)系統(tǒng) ....................................................................................... 5 蜂鳴系統(tǒng) ............................................................................................... 5 按鍵系統(tǒng) ............................................................................................... 5 電源系統(tǒng) ............................................................................................... 6 4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................. 6 定時(shí)器中斷程序 ................................................................................... 6 紅外處理程序 ....................................................................................... 7 按鍵檢測(cè)和處理程序 ........................................................................... 8 5. 仿真 ................................................................................................................... 9 6. 制作與調(diào)試 ..................................................................................................... 10 附錄 1 電路實(shí)物圖 ............................................................................................11 附錄 2 電路原理圖 和 PCB 圖 ..........................................................................12 附錄 3 電路程序 13 1 設(shè)計(jì)的總體要求及方案選擇 本次設(shè)計(jì)制作一基于 PWM的智能多功能臺(tái)燈的控制系統(tǒng)，能夠通過(guò) STC89C52單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈亮度的調(diào)節(jié)，并通過(guò)顯示裝置顯示出時(shí)間，日期，星期，臺(tái)燈亮度 ， 并且能 夠進(jìn)行鬧鐘定時(shí) ， 能夠進(jìn)行環(huán)境溫度的檢測(cè)。功能要求：臺(tái)燈能夠自動(dòng)調(diào)整光強(qiáng)亮度，檢測(cè)環(huán)境溫度，顯示日歷 ，紅外控制 等。硬件要求：整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分包括單片機(jī)，鍵盤(pán)、顯示和信號(hào)輸出等。 調(diào)光技術(shù)的選擇 目前常見(jiàn)的 調(diào)光技術(shù)主要有 ： 1 采用直流電源 LED 的調(diào)光技術(shù)。 2 采用脈寬調(diào)制（ PWM）來(lái)調(diào)光。 3 用可控硅對(duì) LED 調(diào)光 [2]。 方案 一： 采用直流電源 LED 的調(diào)光技術(shù) LED 的亮度是取決于通過(guò)它的電流，在一定范圍內(nèi)電流越大其亮度越亮，反之則越小。調(diào)節(jié) LED 的亮度只需要調(diào)節(jié)電流大小，而 LED 工作電流很小通常需 要串接限流電阻，所以當(dāng)我們改變其限流檢測(cè)電阻就能實(shí)現(xiàn)改變其電流大小從而改變 LED 的亮度。但是通常限流檢測(cè)電阻阻值非常小，用一個(gè)很小阻值的電位器來(lái)調(diào)節(jié)電流，操作起來(lái)很難實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。 而 調(diào)電流會(huì)產(chǎn)生使恒流源無(wú)法工作的嚴(yán)重問(wèn)題。長(zhǎng)時(shí)間工作于低亮度有可能會(huì)使降壓型恒流源效率降低溫升增高而無(wú)法工作。調(diào)節(jié)正向電流無(wú)法得到精確調(diào)光。 方案二：采用脈寬調(diào)制（ PWM）來(lái)調(diào)光 脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)光法 利用 改變電源脈沖寬度的方法，改變其亮度 [1]。假如脈沖的周期為 tpwm,脈沖寬度為 ton,那么其工作比 D（或稱為孔度比）就是ton/ LED 的亮度。 其 優(yōu)點(diǎn) ： 不會(huì)產(chǎn)生任何色譜偏移。 PWM 調(diào)光具有極高的調(diào)光精確度。 可以和數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行控制。因?yàn)槿魏螖?shù)字都可以很容易變換成為一個(gè) PWM 信號(hào)。 PWM 調(diào)光能夠通過(guò)軟件的方式比較容易實(shí)現(xiàn)，使用范圍廣闊。 方案三：可控硅調(diào)光 通過(guò)純阻器件的電流和電壓波形是完全一致的，所以不管電壓波形如何偏離正弦波，所以改變輸入純阻器件電壓的有效值，就可以調(diào)光。但是可控硅卻不能對(duì)以 LED為照明器件的照明系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)光。因?yàn)?LED并不是一個(gè)純阻性的器件 。 綜 上所 述 ， LED 調(diào)光最好采用的技術(shù)是 PWM 調(diào)光。采用 PWM 調(diào)光時(shí)， 2 可以運(yùn)用微控系統(tǒng)，例如單片機(jī)，通過(guò)程序可以預(yù)先設(shè)置好燈光的亮度等級(jí)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)等級(jí)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的亮度的調(diào)節(jié)。 PWM 調(diào)光是可以直接應(yīng)用于調(diào)光型臺(tái)燈的 [5]。因此最終選擇 PWM 調(diào)光。 2 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 整體電路系統(tǒng)模塊 該多功能 LED 臺(tái)燈系統(tǒng)采 30 只 5mm 高亮白光 LED 燈珠為光源，以STC89C52 單片機(jī)為主控芯片 [15]，由 LED 恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)、蜂鳴系統(tǒng)、按鍵系統(tǒng) 、電源系統(tǒng) 組成 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 該 臺(tái)燈 系統(tǒng)可具體實(shí)現(xiàn) LED 臺(tái)燈的 10 級(jí) PWM 調(diào)光控制；液晶屏實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘、日歷與環(huán)境溫度信息；鬧鐘功能采用聲 音 報(bào)警方式，即一旦到達(dá)