【正文】 ......................................................................31附錄 A..........................................................................................................................32附錄 B ..........................................................................................................................36河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 0第 1 章 緒論LED 光源是 21 世紀光源市場的希望，眾多優(yōu)點預告其未來將逐步取代傳統(tǒng)光源，奧科委指出高亮度 LED 將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一，當前全球能源危機的時候，能源是一種寶貴的資源，所以節(jié)約能源是我們未來面臨的問題。隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國的照明用電將有大比例的提高，綠色節(jié)能照明的研究應用越來越受到重視。熒光燈管顯色性較差（光譜是斷續(xù)的）特別是它的頻閃效應，容易使人眼產(chǎn)生錯覺，需要在設計上采取措施消除頻閃效應，另外燈管內(nèi)存在著有毒的汞蒸汽，不環(huán)保。LED（Lightemitting Diode，發(fā)光二極管）是一種固態(tài)的半導體組件，能夠把電能直接轉(zhuǎn)化為光能。LED 光源憑借環(huán)保、節(jié)能、壽命長、安全等眾多優(yōu)點在打造節(jié)能、環(huán)保型社會的大環(huán)境下當仁不讓地成為照明行業(yè)的新寵，許多國家都開始推廣LED 的應用。普通白熾燈的壽命只有 1000 小時，而 LED 的壽命則高達 50000 小時，而且消耗的電量要少得多。隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國的照明用電還將有大幅度的提高，國家對綠色節(jié)能科技的投入越來越大，LED照明是借助著這個大環(huán)境下才得以發(fā)展的。 LED的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在照明領域的技術革新中，LED 的應用毫無疑問是最令人振奮的，它改變了整個照明市場的結構。近幾年來，LED 的發(fā)光效率已增長了 100 倍，而成本下降了 10 倍。為替代熒光燈，白光 LED 必須具有 150~200lm/W 的光效，而且每流明的價格應該控制在 美元以下。為了提高白光 LED 的發(fā)光效率，世界上許多國家的科研人員正從改進工藝和開發(fā)新材料入手，以改進產(chǎn)品結構。這種光效，與目前市場上的 LED 比要高 10 倍甚至更高。用計算機計算白光，藍光，藍/綠光，琥珀和紅光二極管的混合效果，可以得到 25003000K 的暖色溫，其顯色指數(shù)非常好。 本課題設計內(nèi)容及要求本次課題設計的目標是，在了解當前LED現(xiàn)有功能的基礎上，利用單片機設計一個LED調(diào)光系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，且滿足一定的精度要求。 LED 相關知識 LED 的結構及發(fā)光原理LED 是英文 Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，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。圖 1 LED 結構圖河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 5（2）效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80%。（7）顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調(diào)整材料的能帶結構和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠藍橙多色發(fā)光。但是，由于 LED 光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無疑成為 LED 投射燈具的一大亮點，因為許多建筑物根本沒有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈?？梢栽诔鞘械男蓍e空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進行照明。（3）標識與指示性照明需要進行空間限定和引導的場所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當?shù)?LED 自發(fā)光埋地燈或嵌在垂直墻面的燈具，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導燈或座椅側面的指示燈，以及購物中心內(nèi)樓層的引導燈等。商業(yè)照明大都會使用彩色的 LED，室內(nèi)裝飾性的白光 LED 結合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用 LED，對于低矮的空間特別有利。另外，LED 克服了金鹵燈使用一段時間后顏色偏移的現(xiàn)象。根據(jù)不同的戶內(nèi)外環(huán)境，采用各種規(guī)格的發(fā)光像素，實現(xiàn)不同的亮度、色彩、分辨率，以滿足各種用途。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國際總部，整個朝向浦西的建筑立面鑲上了長 100 米的超大型 LED 屏，總計面積達到 3600 平方米。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論 7河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)設計原理 8第 2 章 系統(tǒng)設計原理 總體設計方案本設計以 89C52 單片機為控制器，利用光敏電阻采集環(huán)境光照度，采用脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)三極管，進而調(diào)節(jié) LED 的發(fā)光亮度，最終維持環(huán)境光照度在一個設定的水平。如果環(huán)境變暗，則調(diào)亮 L2 亮度，直到環(huán)境亮度達到基準；如果環(huán)境變亮，則調(diào)暗 L2 亮度，直到環(huán)境亮度達到基準。然后在拿到一個比較亮的地方，L2 會變暗，甚至熄滅。對于大功率的應用而言，則應該使用橋式變換電路。由于光敏電阻屬于純阻性器件，所以采用方案一。方案二、采用集成電路 BIS0001，該芯片是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。 LED 驅(qū)動設計注意點電源有各種各樣，但不管何種電源，都不能直接給 LED 供電。根據(jù)這個特點，我們就可以考慮用直流電流或單向脈沖電流給 LED 提供電能。一般情況下流過 LED 電流的數(shù)值等于供電電源的電動勢減去 LED 的勢壘電勢再除以回路的總電阻，總電阻是電源內(nèi)阻、引線電阻、發(fā)光管體電阻的和。根據(jù)這個特點，我們不能直接給 LED 電壓源供電，而是需要采取限流措施，不然隨著管子工作時溫度的升高電流會越來越大直到損壞器件。 LED 和其他光源一樣，能夠承受的電功率是有限的。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 硬件設計 11第 3 章 硬件設計自動調(diào)光系統(tǒng)主要由：電源電路、感光電路、手動控制模塊、單片機控制電路、AD 轉(zhuǎn)換電路、發(fā)光二極管驅(qū)動電路、人體紅外感應模塊組成，原理圖如圖 31 所示。系統(tǒng)接通 220V 交流電源后，將 220V 交流電變壓到 8V，經(jīng)過二極管全波整流、電解電容 C C6 濾波，再經(jīng)一只正輸出穩(wěn)壓器 LM7805。 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1～D4 和濾波電容 CC6 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的Vin 和 GND 兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化)。 感光電路照度是指被照物表面在單位面積上受到的光通量。光照度也有用“米燭光”為單位，稱作“勒克司”，即一平方公尺的面積上受距離一米的燭光的照射。上式中，Lm 是光通量的單位，其定義是純鉑在熔化溫度(約 1770℃)時，其 1/60 平方米的表面面積于 1 球面度的立體角內(nèi)所輻射的光量。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 硬件設計 14圖 34 感光電路 手動控制電路 手動控制電路框架如圖 35 所示。圖 35 手動控制電路 延時時間選擇電路系統(tǒng)在 AT89C52 的 P1 中設置了延時時間選擇電路，其目的是在環(huán)境光照較弱時，照明設備延時一段時間后自動熄滅。以 89C52 單片機為控制器，利用光敏電阻采集環(huán)境光照度，采用脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)三極管，進而調(diào)節(jié) LED 的發(fā)光亮度，最終維持環(huán)境光照度在一個設定的水平。（2）RST（9 腳），其功能：復位輸入，當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。（5）21，22 腳為 P2 口，其功能：8 位準雙向 I/O 口，與地址總線（高 8 位）復用，可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負載。C to +70176。 模擬通道 0，差分輸入時，作為 IN+或 IN使用。 數(shù)據(jù)信號輸出，選擇數(shù)據(jù)輸出。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。單 片 機 對 ADC0832 的 控 制 ：一般情況下 ADC0832 和單片機有四條數(shù)據(jù)線相連，分別是CS、CLK、DO、DI。這個時候芯片開始進行轉(zhuǎn)換工作，同個時間處理器會向芯片時鐘 CLK 端輸入時鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。當 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “0”時，將 CH0 作為正輸入端 IN+，CH1 作為負輸入端 IN進行輸入。直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。作為單通道模擬信號輸入時 ADC0832 的輸入電壓是 0~5V 并且 8 位分辨率時的電壓精度為 。ADC0832 的基準電壓為 5V，輸入電壓范圍為 0~5V，輸出數(shù)字量最大值為 255。本設計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTALXTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。所以本設計中，振蕩晶體選擇 ,電容選擇 30pF。C；2)穩(wěn)壓電源計算因為變壓器變比是 220/12V,所以經(jīng)過整流橋后電壓變?yōu)椋?..0???7805 最大輸入電壓為 35V，所以符合 7805 的輸入要求。下面的 電容可以證明。3）7805 后面 2 個電容計算：經(jīng)過 7805 后，100u 的電容電流主要成分就是直流了，加 100u 的電容有進一步穩(wěn)壓的效果，再者可以防止來自負載上電壓沖擊，避免流進穩(wěn)壓管 7805。 系統(tǒng)初始化 // 亮度手動調(diào)節(jié)按鈕初始化sbit Key1 = P2^0。 //當前所設置的亮度uchar PwmNow = 0。TL0 = 0xA3。當人離開后，延時一段時間后臺燈漸漸熄滅。 //開定時器 1 中斷 if(!add) //檢測到按鍵輸入（增加光強）{PWM_add()。 //減弱光強}}檢測到?jīng)]人else {河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 軟件設計 25LED_infrared = 1。 //增加光強}if((!minus)amp。該軟件是美國 Keil Software 公司出品的軟件開發(fā)系統(tǒng)，其允許用戶使用匯編或者 C語言來開發(fā) MCS51 單片機（或與 MSC51 指令兼容的其它單片機）的應用軟件。 Proteus 介紹Porteus 是一款集單片機仿真與 SPICE 分析于一身的 EDA 仿真軟件，于1989 年由英國 Labcenter Eletronice Ltd 研發(fā)成功，經(jīng)過多年的發(fā)屏，現(xiàn)已成為當前 EDA 性價比最高、性能最強的一款軟件。ARES——印制電路板設計系統(tǒng)。通過使用高分辨率計數(shù)器，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體的模擬信號電平進行編碼。只要滿足帶寬足夠這個條件，任何的模擬值都可以使用 PWM 進行編碼。if(TCount==100){TCount = 0。干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)。（2）程序運行失常：①控制狀態(tài)失靈。（3）系統(tǒng)被控對象誤操作。鎖存電路與被控對象間的線路（包括驅(qū)動電路）受干擾，從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。在單片機應用系統(tǒng)中，由于外部 RAM 是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM 中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然 ROM 能避免干擾破壞，但單片機片內(nèi) RAM 以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至 EPROM 中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫,使程序計算出錯誤的結果。①防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。①盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。高頻電路互聯(lián)導線盡量短，使用 45176。三個區(qū)域的電源線、地線分三路引出。如果輸出負載過重，會降低輸出電平，使電平處于或低于被驅(qū)動器件的輸入門檻電平，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。③提高印制板和組裝的質(zhì)量。正常情況下，主機掌握著三總線的河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)可靠性技術 30控制權，對整個系統(tǒng)進行控制，此時，從機處于待機狀態(tài)，等待仲裁器的觸發(fā)。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。1uf，10uf 電容，并行共振頻率在 20MHz 以上，去除高頻率噪聲的效果要好一些。最常用的方法有算術平均值法、比較舍取法、中值法、一階遞推數(shù)字濾波