【正文】 ............................ 21 基于單片機的 PWM 調(diào)光 1 引 言 目前，針對 LED 亮度控制方面 ，主要的兩種解決方案為線性調(diào)節(jié) LED 的電流 (模擬調(diào)光 )或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅(qū)動電流從 0 到目標電流值之間來回切換 (數(shù)字調(diào)光 )?，F(xiàn)今僅有很少數(shù)的應(yīng)用只需要開和關(guān)的簡單功能，絕大多數(shù)都需要從 0～ 100%去微調(diào)亮度。 單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng) 。單片機的核心是中央處理器 CPU。各電氣廠商、機電行業(yè)和測控企業(yè)都把單片機作為本部門產(chǎn)品更新?lián)Q代、產(chǎn)品智能化的重要工具。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開始執(zhí)行程序時，給 PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC 在中的內(nèi)容就會自動增加 ，增加量由本條指令長度決定，可能是 2或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。故而，我們控制這個頻率的高低，就能達到調(diào)光的目的，這種調(diào)光技術(shù)利用的 是數(shù)字脈沖來實現(xiàn)的，是一種有效，精準，快速的調(diào)光手段。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 LED 的亮度。在微小的時間片里，燈要么是全開、要么是全關(guān)，沒有半開的中間狀態(tài)。 PWM 調(diào)光的優(yōu)點在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高！例如在手機的系統(tǒng)中，利用一個專用 PWM接口可以簡單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號，該信號通過一 個電阻，連接到驅(qū)動器的 EN 接口。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。到目前為止，已出現(xiàn)了多種 PWM 控制技術(shù)。 PWM 對于 LED 調(diào)光的優(yōu)勢 LED 調(diào)光目前有兩種思路：一是線性調(diào)節(jié) LED電流（即模擬調(diào)光），二是使用開關(guān)電路以相對于人眼識別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值（數(shù)字調(diào)光）。對于單色 LED 來說，其主波長會改變。用線性調(diào)節(jié)的模擬調(diào)光會降低輸出電流的精度。如果要犧牲這個前提來考慮節(jié)能的話，需要實測數(shù)據(jù)。 從驅(qū)動 IC 的前景來看，模擬調(diào)光面臨著一個嚴峻的挑戰(zhàn)，這就是輸出電流Opinos adugethry39。驅(qū)動中的容差、偏移和延遲導(dǎo)致了一個相對固定的誤差。主要反映在： PWM 調(diào)光很容易使得白光 LED 的驅(qū)動電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲（ audible noise，或者 microphonic noise）。 另外市面上也有些調(diào)光電路用到了可控硅調(diào)光， 可控硅前沿調(diào)光器若直接用于控制普通的 LED 驅(qū)動器， LED 燈會產(chǎn)生閃爍，更不能實現(xiàn)寬范圍的調(diào)光控制。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后， 可控硅和驅(qū)動電路的阻抗都發(fā)生變化，且驅(qū)動電路由于有差模濾波電容的存在，呈容性阻抗，與可控硅調(diào)光器存在阻抗匹配的問題，因此在設(shè)計電路時一般需要使用較小的差模濾波電容。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小時，由于此時輸入電壓和電流均較小，導(dǎo)致維持電流不夠或者芯片供電不夠，電路停止工作， 使LED 產(chǎn)生閃爍。然而，在大多數(shù)設(shè)計中要使用 PWM 調(diào)光，這是由于 LED 的一個基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性要隨著平均驅(qū)動電流而偏移。但是白光的顏色溫 度變化是很容易檢測的。同樣延伸到光源應(yīng)用里，混合多個單色 LED 也會存在同樣的問題。自鎖開關(guān)作為電源開關(guān)，實現(xiàn)為整個電路上電，斷電的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（計時器 0外部輸入） T1（計時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復(fù)位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖 信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器基于單片機的 PWM 調(diào)光 11 周期兩 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 電源的選擇與連接 選用 USB 供電，由于從 USB 的 4 號引腳出來的是 +5V 的直流電，故可以直接作為單片機供電電路用，一根 USB 內(nèi)有四根芯線，通常紅色和黑色作為電源線，紅色為 +5V 電壓，黑色為 0V 電壓。 LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管的縮寫 ） ， 發(fā) 圖 34 發(fā)光二極管構(gòu)造圖 光 二極管它的基本結(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，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。這種利用 注入式電致發(fā)光 原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。當(dāng)給發(fā)光二極管加上 正向電壓 后，從 P區(qū)注入 到 N區(qū)的 空穴 和由 N區(qū)注入到 P區(qū)的電子，在 PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N區(qū)的電子和 P區(qū)的空穴復(fù)合， 產(chǎn)生自發(fā)輻基于單片機的 PWM 調(diào)光 13 射的熒光。 發(fā)光二極管的 反向擊穿電壓 約 5 伏。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極 。 晶振的作用與電路的連接 晶振的作用就是給單片機正常工作提供穩(wěn)定的時鐘 /脈沖信號。對于懷疑是復(fù)位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復(fù)位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9 腳對地電壓為零，可以用導(dǎo)線短時間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復(fù)位，如果單片機能正常工作了，說明這個復(fù)位電路有問題 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。mlcAv,fPby 20*jZTxMI:EYB()度更高。這種晶體有一個很重要的特性，如果給他通電，他就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給他機械力，他又會產(chǎn)生電 ，這種特性叫機電效應(yīng)。他們的機電效應(yīng)是機 電 機 電 ....的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場 磁場的不斷轉(zhuǎn)換。如果在兩個極板上加上交變的電壓，晶片便會產(chǎn)生機械變形震蕩，同時這種機械震蕩還會產(chǎn)生交變電場（比較的微小），但是當(dāng)外加交變的電壓的頻率與晶片固有的頻率（尤其形狀和尺寸決定）相等時，機械振動的幅度會加劇，產(chǎn)生交變電場也增大。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。 負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。 一般情況下，增大負載電容會使振蕩頻率下降，而減小負載電容會使振蕩頻基于單片機的 PWM 調(diào)光 15 率升高。因為石英晶體振蕩器有兩個諧振頻率，一個是串聯(lián)揩振晶振的低負載電容晶振：另一個為并聯(lián)揩振晶振的高負載電容晶振。由于設(shè)定中斷時間為 ，這樣可以設(shè)定占空比可從 1100 變化。要解釋浸潤，先從荷葉上的水珠說起：荷葉表面有一層不透水的臘質(zhì)物質(zhì)，水的表面張力使它保持珠狀，在荷葉上滾動而不能攤開，這種狀態(tài)叫做不能浸潤；反之，假如液體在與固體的接觸面上攤開，充分鋪展接觸，就叫做浸潤。 圖 41 焊料與母材接觸示意圖 圖： 浸潤與浸潤角 顯然，如果焊接面上有阻隔浸潤的污垢或氧化層，不能生成兩種金屬材料的合金層，或者溫度不夠高使焊料沒有充分熔化，都不能使焊料浸潤。為了提高可焊性，可以采用表面鍍錫、鍍銀等措施來防止材料表面的氧化。金屬表面輕度的氧化層可以通過焊劑作用來清除，氧化程度嚴重的金屬表面，則應(yīng)采用機械或化學(xué)方法清除，例如進行刮除或酸洗等。一般是用酒精將松香溶解成松香水使用。 需要強調(diào)的是，不但焊錫要加熱到熔化，而且應(yīng)該同時將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。焊接時間過長，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達不到焊接要求。 經(jīng)過各元件裝配焊接流程后，試用電腦 USB 輸出電源，按順序按下功能開關(guān)后沒有點亮發(fā)光二極管。更換該發(fā)光二極管后，八只發(fā)光二極管亮度達到一致。 2020 年月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，經(jīng)過長時間的寫作到現(xiàn)在論文基本完成。 12 月初，在與導(dǎo)師的交流討論中 我的題目定了下來 。這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次 提升，相信對我未來的學(xué)習(xí)和工作有Opinos adugethry39。老師對于學(xué)生總是默默的付出 ,盡管很多時候我們自己并沒有特別重 視論文的寫作 ,沒有按時完成老師的任務(wù) ,但是老師還是能夠主動的和我們聯(lián)系 ,告訴我們應(yīng)該怎么樣修改論文 ,怎么樣按要求完成論文相關(guān)的工作。另外，在校圖書館 查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正！ 基于單片機的 PWM 調(diào)光 21 參考文獻 【 1】 孫育才 .單片微型計算機及其應(yīng)用 .東南大學(xué) 出版社 .2020 【 2】張洪潤、張亞凡 .單片機原理及應(yīng)用 .北京：清華大學(xué)出版社 【 3】 王燕芳 .微型計算機控制技術(shù) .電子工業(yè)出版社 .2020 【 4】 白澤生 . 用 MCS52單片機實現(xiàn)脈沖輸出的檢測 [J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 2020.(10):13 【 5】譚浩強 .C語言程序設(shè)計 (第 2版 ).清華大學(xué)出版社 .2020 【 6】張開生、郭國法 .MCS52 單片機輸出 PWM信號的設(shè)計 [J].微計算 機信息， 2020 第 21期 3438 頁 【 7】張鵬、雄磊、姚東 萍 .單片 機點亮 LED 初級教程 【 8】王幸之、王雷、翟成等 .單片機應(yīng)用 系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .北京 :航空航天大學(xué)出版社 【 9】康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 【 10】何立民 .單片機應(yīng)用技術(shù)選編 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 【 11】萬福君、潘松峰等 .單片機微機原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 .中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 Opinos adugethry39。 /*系統(tǒng)初始化函數(shù) */ void Delay5Ms(void)。 /*占空比初始 值設(shè)定 */ ZKB2=70。 } } if (!P1_5) //如果按了 鍵，減少占空比 { Delay5Ms()。 if (ZKB11) ZKB1=99。 TR0=1。 while(TempCyc)。 ++click。 if (click=ZKB2) P1_1=0。 “ RST”按鍵開關(guān)，實現(xiàn) LED 任何時候的點 亮與熄滅 (上電后 )，當(dāng)再次按下復(fù)位開關(guān)，點亮 LED 的亮度為默認按下復(fù)位開關(guān)關(guān)閉 LED 時的亮度。t gKQcWA3Pt GZ7R4I 30kA1DkaGhn3Xt KknBYCUDxqA7FHYi 2CHhI 92t gKQcWA3Pt GshLs50cLm TWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm 32WGeaUwYDI AWGMeR4I30kA1DkaGhn3Xt KknBYCUDxqA7FHYi 2CHhI 92t gKQcWA3Pt GZ7R4I 30kA1DkaGt gKQcWA