【正文】 擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時(shí)選擇 指令寄存器 。它由若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒?VR310kGNDS3SWPBR410kS2SWPBR510kS5SWPBR610kS4SWPBSETUpDwonYES安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） [3]。單片機(jī)通過實(shí)時(shí)掃描鍵盤的電平即能判斷出是否有按鍵按下。 圖 按鍵設(shè)定電路 按鍵設(shè)定電路使得系統(tǒng)更加的人性化，通過分析本設(shè)計(jì)的需求，通過 4個(gè)按鍵即能完成本設(shè)計(jì)的設(shè)置需求。由于宏晶公司生產(chǎn)的 STC 系列微控制器都支持串口下載程序，本設(shè)計(jì)中控制單元外擴(kuò)出一串口端口做為程序下載口。形成晶體諧振電路為單片機(jī)提供一個(gè) 12MHz 的穩(wěn)定的時(shí)鐘源。 控制單元模塊 如圖 所示為控制單元模塊，其中控制器采用 STC89C52，按鍵 S1為復(fù)位按鍵， Y1 為晶振。其電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，完全能滿足本設(shè)計(jì)的任務(wù)需求。該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，但硬件成本較高。所以 LED 驅(qū)動(dòng)電路的合理性對(duì) LED 是否正常工作很重要。 該方案硬件電路簡單，同時(shí)顯示更加人性化。（ 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯 示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。若顯示數(shù)據(jù)大，則需要另外的編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用宏晶公司生產(chǎn)的 STC89C52 微控制器作為控制器，利用其內(nèi)部的定時(shí)器模擬輸出 PWM 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多路可調(diào) PWM 輸出。即使不帶 PWM 模塊，也可以利用定時(shí)器通過程序設(shè)計(jì)模擬 PWM 輸出 [1]。由于此類芯片一般用于開關(guān)電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)等控制器，芯片還自帶反饋和，脈沖鎖定，死去電路等功能。利用控制器 STC89C52 其內(nèi)部自帶的定時(shí)器單元，作為 PWM 的基頻發(fā)生器。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 基于上述的系統(tǒng)需求，本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。該系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)為： （ 1）該發(fā)生器能產(chǎn)生多路 PWM 信號(hào)，各路 PWM 占空比可調(diào)。 第五部分，完成本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)調(diào)試，并分析解決調(diào)試中遇到的問題。 論文的結(jié)構(gòu)安排如下： 第一部分，介紹本設(shè)計(jì)的背景，分析 PWM 控制器在 LED 照明中的實(shí)用意義，同時(shí)闡明本文的機(jī)構(gòu)安排。該 PWM 發(fā)生器能同時(shí)控制 6 路 LED 照明，實(shí)現(xiàn)對(duì) 6 路LED 燈的開 關(guān)控制，光照調(diào)節(jié)控制和順序點(diǎn)亮等功能。 由于集成 LED 控制器其性能單一。生產(chǎn)出專一的 LED 驅(qū)動(dòng)器和控制器集成 IC,市場上應(yīng)用較廣的有凌特、 TI、飛利浦、意法半導(dǎo)體等公司的芯片。今天用于大多數(shù)住宅附屬裝置的 CCFL 燈含有高達(dá) 5mg 的水銀，而更大的燈含有更多的水銀。由于人們努力降低發(fā)電產(chǎn)生的總二氧化碳排放量，因此全球照明所需電能可能降低 10%這一點(diǎn)促進(jìn)了這種轉(zhuǎn)變。在很多情況下，LED 更高的效率使功耗降低多達(dá) 88%，從而也極大地降低了因發(fā)電產(chǎn)生的二氧化碳排放量。 LED 照明技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在一些需要調(diào)光的場合，這一缺點(diǎn)限制了其發(fā)展。通過硬件電路，和軟件電路的設(shè)計(jì)，本文完成了樣機(jī)設(shè)計(jì)和調(diào)試，通過系統(tǒng)測試，本設(shè)計(jì)樣機(jī)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。該 PWM 發(fā)生器能同時(shí) 控制 6 路 LED 照明，實(shí)現(xiàn)對(duì) 6 路 LED 燈的開關(guān)控制，亮度調(diào)節(jié)控制。 論文作者簽名： 日期： 年 月 日 摘要 基于單片機(jī)的多路 PWM 輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張朋 （安康學(xué)院電子與信息工程系，陜西安康， 725000） 摘 要 隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展， PWM 調(diào)制技術(shù)在電力驅(qū)動(dòng)，電氣控制等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。否則，引起有礙作者著作權(quán)之問題，將可能承擔(dān)法律責(zé)任。 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。特別是照明技術(shù)中， PWM 調(diào)制技術(shù)推動(dòng)了 LED 照明的發(fā)展。點(diǎn)亮順序控制等功能。 關(guān)鍵詞 脈寬調(diào)制； LED 驅(qū)動(dòng)； STC89C52 單片機(jī)Abstract Design of Multichannel PWM Output Based on MCU ZHANG Peng (Department of Electronic and Information Engineering,Ankang universityAnkang,725000) Abstract With the rapidly development of power electronics technology, PWM technology plays an increasingly important role in the field of electric drive, electrical control. Especially lighting technology, PWM technique promotes the development of LED lighting. LED lighting has been widely used around the world, will be a major trend of the future lighting technology. Based on LED lighting technology, a multichannel PWM generator is designed in this thesis. The PWM generator can simultaneously control 6channel LED lighting. It can achieve the 6way switch control, brightness adjustment control, lighting sequence control and other functions. The design’s hardware circuit structure is simple. It includes the controller module, HCI module, LED driver modules, and other three circuit modules. The 8bit microcontroller STC89C52 is as central controller, and HCI module LCD1602 used as displayer, the independent keyboard as an input device. This thesis has pleted prototype design and debug. The testing shows that the system meets the system design requirements. Key words PWM。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展， PWM 制技術(shù)被大量應(yīng)用于電力驅(qū)動(dòng)和控制領(lǐng)域。在很多家庭、機(jī)構(gòu)、政府和工業(yè)應(yīng)用中，高亮度 (HB)白光 LED(發(fā)光二極管 )正在迅速取代白熾燈照明。到 2020 年，高亮度 (HB)白光 LED 通用照明市場預(yù)計(jì)將超過 50 億美元，對(duì)應(yīng)從 2020 年到 2020 年的年復(fù)合增長率 (CAGR)為 28%。 LED 產(chǎn)生光的效率比白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈 (HPS)高很多，因此極大地降低了提供所需光輸出 (以流明量度 )需要的電能。第 三，白熾燈每 1000 小時(shí)就需要更換，而熒光燈可持續(xù)使用 1 萬小時(shí)，相比之下， LED 的壽命超過 10 萬小時(shí)。國內(nèi)很多高校公司和科研機(jī)構(gòu)也做了很多關(guān)于LED 驅(qū)動(dòng)照明的研究。在很多場合，特別是舞臺(tái)等場合需要多路照明燈具亮度協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)，大型 LED 屏幕的色彩變化調(diào)節(jié)等，傳統(tǒng)的集成 LED 驅(qū)動(dòng) IC 都難以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，分為控制器模塊，人機(jī)交互模塊， LED 驅(qū)動(dòng)模塊等三大電路模塊，其中控制器選用 8 位微控制器 STC89C52。 第二部分，研究 PWM 發(fā)生器以及 LED 驅(qū)動(dòng)的原理，完成基于微處理器的多路 PWM 發(fā)生器的設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)。 最后，對(duì)文章進(jìn)行了總結(jié)與展望 。 （ 2）該發(fā)生器具有 LED 驅(qū)動(dòng)電路 ,能驅(qū)動(dòng) LED 燈 。本設(shè)計(jì)硬件電路結(jié)構(gòu)分為如下 5 大部分，分別是控制器、鍵盤、 LCD1602 液晶顯示器、LED 驅(qū)動(dòng)電路、以及六路 LED。通過程序設(shè)計(jì)利用控制器的 I/O 端口作為 PWM 輸出端實(shí)現(xiàn)多路 PWM的實(shí)現(xiàn)。 安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 但由于本設(shè)計(jì)中需要對(duì)六路 LED 分別進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)節(jié)，該類芯片只能輸出一路或兩路互補(bǔ) /對(duì)偶輸出 PWM 信號(hào)，要完成本設(shè)計(jì)的任務(wù)需求需要6 路控制器。 該方案下，由于軟件設(shè)計(jì)的靈活性，可以根據(jù)用戶的需求，很方便的產(chǎn)生多路 PWM 信號(hào)。 顯示器方案 比較 方案一：數(shù)碼管顯示。該方案需要占用大量的軟件資源，同時(shí)人機(jī)交互界面不友好。它由若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。 LED 驅(qū)動(dòng)電路方案比較 本設(shè)計(jì)需要驅(qū)動(dòng)六路 LED 燈發(fā)光。根據(jù)本設(shè)計(jì)需求， LED 驅(qū)動(dòng)電路可以有如下幾種方案。 方案二：采用三級(jí)管放大電路驅(qū)動(dòng)。 安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 通 過第 二 章，本文完成了系統(tǒng)的方案比較與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。控制器采用 STC89C52，為普通 8051 的內(nèi)核架構(gòu)。為了方便起振，起振電容選用 22pF。 圖 控制單元模塊 人機(jī)交互模塊 其中人機(jī)交互模塊包括按鍵設(shè)定電路和 LCD1602 顯示電路。首先把按鍵輸入單片機(jī)端口設(shè)置為輸入模式，只需要讀取單片機(jī) I/O 口，就可以獲得按鍵輸入到單片機(jī)的電平。通過讀出按鍵的電平信號(hào)而執(zhí)行相應(yīng)的程序完成人機(jī)交互的目的。 1602 是指顯示的內(nèi)容為 16 2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。GND1VCC2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16LCD1GNDVCC10KR1Res TapGNDVCCGNDRSRWEN 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 由于 液晶顯示以及程序設(shè)計(jì)靈活，可以省去數(shù)碼管顯示的繁瑣操作 [4]。在設(shè)計(jì)時(shí) P0 口作輸出時(shí)，設(shè)計(jì)為集電極開路輸出，因此本設(shè)計(jì)作為液晶的數(shù)據(jù)端口， P0 口輸出增加上拉電 R2 將 P0 口輸出上拉至 VCC。電源電路如圖 所示。 當(dāng)前 市場上國外客戶對(duì) LED 驅(qū) 動(dòng)電源的電源壽命、效率轉(zhuǎn)換、恒流精度、有效功率、電磁兼容 等 要求都非常高，設(shè)計(jì)一款好的 驅(qū)動(dòng)電路 必須要考慮這些綜合因數(shù) 。為了保護(hù) LED 的正常工作，本設(shè)計(jì)在 LED驅(qū)動(dòng)電路中增加了一個(gè) 330? 的電阻限流。本設(shè)計(jì)中 VCC采用 5VDC 電壓。它還集成有定時(shí)器，外部比較器，數(shù)模，模數(shù)轉(zhuǎn)換器等外設(shè)單元 [5]。片內(nèi)包含兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。此芯片采用 STC 公司高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，屬于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 精簡指令指令系統(tǒng)同時(shí)其端口互相兼容。在 40個(gè)管腳中，其中有 32 個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 P0 可被用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器端口，它可以被定義為地址 /數(shù)據(jù)安康學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 的第 8bit。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口。在閑置模式下， CPU終止工作。它能使處理器在運(yùn)行過程中對(duì)外部事件發(fā)出的 中斷請(qǐng)求 及時(shí)地進(jìn)行處理，處理完成后又立即返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行處理器原來的工作。外部中斷是可以屏蔽的中斷，也就是說，利用中斷控制器可以屏蔽這些 外部設(shè)備 的 中斷請(qǐng)求 。特殊功能寄存器 TMOD 控制定時(shí)寄存器的工作方式， TCON 則用于控制定時(shí)器 T0 和 T1 的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)