【正文】 超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于 2us。計數(shù)值 N 乘以機(jī)器周期 Tcy 就是定時時間 t。需要注意的是，這個定時器系統(tǒng)是單片機(jī)內(nèi)部的一個獨(dú)立硬件部分，它與 CPU和晶振通過內(nèi)部某些控制線連接并相互作用， CPU 一旦設(shè)置開啟定時功能后，定時器便在晶振的作用下自動開始計時，當(dāng)定時器的計數(shù)器計滿后，會產(chǎn)生中斷，即通知 CPU 該如何處理。本方法所要求的單片機(jī)必須具有 ADC 端口和 PWM端口這兩個必須條件，另外 ADC 的位數(shù)盡量高，單片機(jī)的工作速度盡量快。 對 要求不高的電源例如電池充電 ,可以滿足使用要求 ,但對要求輸出精度較高的電源 ,這就不夠了 。 不過必 須注意 ,9 位分辨率是說功率管導(dǎo)通 關(guān)斷 這個周 期中 ,可以分成 512份 ,單就導(dǎo)通而言 ,假定占空比為 ,則只能分成 256份 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 69 頁 AVR 單片機(jī)： AVR 單片機(jī)采用精簡指令集 ,時鐘頻率最高為 16MHz。 計數(shù)器位數(shù) 13，振蕩周期 12 分頻后脈沖計數(shù)，則計數(shù)一次為 1us，每個 PWM周期為 8192us，頻率為 1*1000000/8192=122Hz。 第三種方式是最徹底的單片機(jī)控制開關(guān)電源 ,但對單片機(jī)的要求也最高 .要求單片機(jī)運(yùn)算速度快 ,而且能夠輸出足夠高頻率的 PWM波 .這樣的單片機(jī)顯然價格也高。 PWM 調(diào)光技術(shù)的實(shí)現(xiàn) （ 1）：單片機(jī)控制開關(guān)電源方式 單片機(jī)控制開關(guān)電源 ,單從對電源輸出的控制來說 ,可以有幾種控制方式 . 其一是單片機(jī)輸出一個電壓 (經(jīng) DA 芯片或 PWM 方式 ),用作電源的基準(zhǔn)電壓。 雙斜率 / 單斜率： 假設(shè)一個 PWM 從 0 計數(shù)到 80，之后又從 0 計數(shù)到 80....... 這個就是單斜 率。 如，一 PWM 的頻率是 1000Hz，那么它的時鐘周期就是 1ms，如果高電平出現(xiàn)的時間是 200us，那么低電平的時間肯定是 800us，那么占空比就是 200： 1000，也就是說 PWM 的占空比就是 1： 5。脈沖越窄，各 i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。這對于作為照明用 的燈具光源要求小型化、密集排列以提高單位面積上的光強(qiáng)、光亮度的設(shè)計尤其應(yīng)注意用散熱好的燈具外殼或?qū)ｉT通用設(shè)備、確保 LED 長期工作。 (3) 熱學(xué)特性 LED 的光學(xué)參數(shù)與 pn 結(jié)結(jié)溫有很大的關(guān)系。 測量方法 給 LED 通以一定恒流源 ， 點(diǎn)燃 103 ~104 小時后 ， 先后測得 BO ， Bt=1000~10000代入 Bt=BO et/τ求出τ ， 再把 Bt=1/2BO代入 ， 可求出壽命 t。 壽命 : 老化 LED 發(fā)光亮度隨著長時間工作而出現(xiàn)光強(qiáng)或光亮度衰減現(xiàn)象。晴朗的藍(lán)天和熒光燈的表面亮度約為 7000Nit（ 尼特 ）， 從地面看太陽表面亮度約為 14 108Nit。因此它 們可用在 10~100MHZ 高頻系統(tǒng)。 ② 響應(yīng)時間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。 () 響應(yīng)時間 響應(yīng)時間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢。 CV特性呈二次函數(shù)關(guān)系 。 (d) 反向擊穿區(qū) V VR VR 稱為反向擊穿電壓 ， VR 電壓對應(yīng) IR 為反向漏電流。 LED 的 IV特性具有非線性、整流性質(zhì) ， 單向?qū)щ娦约赐饧诱珘罕憩F(xiàn)低接觸電阻 ,反之為高接觸電阻。發(fā)光二極管的壓降一般為 ~,其工作電流一般取 10~20 mA為宜。 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有 ： 紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。 90年代初 ， 發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍(lán)光的 GaInN 兩種新材料的開發(fā)成功 使 LED 的光效得到大幅度的 提高。 最早應(yīng)用半導(dǎo)體 PN 結(jié)發(fā)光原理制成的 LED 光源 問世于 20 世紀(jì) 60 年代初。在日亞化學(xué)取得 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 69 頁 蘭色 LED生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利后 ,堅(jiān)持不對外提供授權(quán) ,僅采自行生產(chǎn)策略 ,意圖獨(dú)占市使得藍(lán)光 LED 價格高昂。 LED 光源的特點(diǎn) 1. 電壓： LED 使用低壓電源 供電電壓在 624V之間 （ 根據(jù)產(chǎn)品不 同而異）， 所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源 特別適用于公共場所。在某些半導(dǎo)體材料的 PN結(jié)中 注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋 放出來從 而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 69 頁 3 基本原理及理論 LED 簡介 LED 是英文 light emitting diode 發(fā)光二極管的縮寫它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料置于一個有引 線的架子上 然后四周用環(huán)氧樹脂密封起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用所以 LED 的抗震性能好。從調(diào)光響應(yīng)時間來說， PWM調(diào)光由于其響應(yīng)速度快，并且能夠更加精確地調(diào)光。 從節(jié)能來說，沒有可比性。用 PWM 調(diào)光則保證了 LED 發(fā)出設(shè)計者需要的顏色。 總的來說，模擬調(diào)光通?？梢院芎唵蔚膩韺?shí)現(xiàn)。 （ 3） 脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 該種方法是經(jīng)過調(diào)節(jié)使驅(qū)動電流呈方波狀，其脈沖寬度可變，經(jīng)過對脈沖寬度的調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)制 LED 燈連續(xù)點(diǎn) 亮的時間，也同時轉(zhuǎn)變了輸入功率，從而到達(dá)節(jié)能、調(diào)光的目標(biāo)。按照不同的電路系統(tǒng)也能夠分為模仿調(diào)光和 PWM 調(diào)光。 LED 理論使用壽命為 100000 小時 是熒光燈的 10 倍 白熾燈的 100 倍。在燈具上使用大功率 LED 燈取代現(xiàn)階段廣泛使用的高壓鈉燈 ， 真正實(shí)現(xiàn)了綠色照明。在燈具使用上 高壓鈉燈具有壽命長、光效好、透霧性強(qiáng)等特點(diǎn)因而被普遍使用新型節(jié)能燈具因技術(shù) 和成本等原因還沒有被推廣。在隧道出口處 出現(xiàn)極強(qiáng)的眩光產(chǎn)生一個很亮的洞口降低駕駛員的可見度。為了提高這一瓶頸路段的 通行能力 確保行車安全需要科學(xué)設(shè)置燈光照明系統(tǒng) [1]。這就涉及到 LED照明類的許多相關(guān)知識。但近段時間，LED 照明設(shè)計師的工作卻更為棘手了，因?yàn)橐瑫r滿足以下兩項(xiàng)要求：既要用針對白熾燈的調(diào)光器來實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制功能，又要實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)性能，對于 LED 亮度的調(diào)節(jié)，目前主要分為模擬調(diào)光和PWM 調(diào)光，下面就將對 LED 調(diào)光的相關(guān)情況進(jìn)行介紹。雖然可變電壓設(shè)備可用于各種目的，但是這種調(diào)控旨在控制照明。 因此，實(shí)現(xiàn)隧道的 LED 調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用對于節(jié)省資源，降低成本和長遠(yuǎn)發(fā)展來看都有非常重要的意義 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 69 頁 課題設(shè)計的意義 隨著我國公路建設(shè)尤其是高速公路的發(fā)展，隧道建設(shè)項(xiàng)目日益增多，相應(yīng)配套隧道照明設(shè)施的數(shù)量和規(guī)模越來越大。結(jié)合所學(xué)電力電子技術(shù)和控制理論，運(yùn)用電路知識構(gòu)建 LED 調(diào)光電路，對該電路進(jìn)行調(diào)試和分析。矩陣鍵盤通過程序掃描確定輸入的占空比值， NPN 三極管的驅(qū)動加保護(hù)電阻的一組LED 燈，產(chǎn)生不同的明暗變化。本文針對 LED 燈的具體設(shè)計問題來討論數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢和解決問題的方法 具體來講，本設(shè)計就設(shè)計一款利用 PWM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的調(diào)光電源。 要滿足用戶的愿望，就要求驅(qū)動電源轉(zhuǎn)換效率高、輸出電流紋波低、無光耦設(shè)計，并且在接入任何調(diào)光器，無論是支持或者不支持的型號，都要保證燈具的安全性能。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 IV 目錄 前言 ................................................................................................................ III 1 緒論 ............................................................................................................ 1 概述 .......................................................................................................... 1 課題設(shè)計的任務(wù)及要求 ........................................................................... 1 課題設(shè)計的目的及意義 ........................................................................... 1 課題設(shè)計的目的 ................................................................................. 1 課題設(shè)計的意義 ................................................................................. 2 2 方案論證及選擇 ....................................................................................... 3 本課題目前的研究現(xiàn)狀概述 ................................................................. 3 目前存在的實(shí)現(xiàn)方法 ............................................................................. 4 本課題采用的方法 ................................................................................. 4 3 基本原理及理論 ....................................................................................... 5 LED 簡介 .............................................................................................. 5 LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理 .................................................................. 5 LED 光源的特點(diǎn) ............................................................................. 5 單色光 LED 的種類及其發(fā)展歷史 ................................................. 5 LED 發(fā)光二極管說明 ...................................................................... 6 LED 調(diào)光原理 ——PWM 技術(shù) .............................................................. 8 PWM 的定義及基本原理 ................................................................ 8 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 V PWM 調(diào)光技術(shù)的實(shí)現(xiàn) .................................................................. 10 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ..................................................................................... 14 硬件總設(shè)計 ...................