【正文】 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論 文 ） 第 28 頁 共 30 頁 致謝 本次論文的工作在張濤導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成，張濤導(dǎo)師細(xì)致的工作學(xué)習(xí)方法給于我很大的影響。當(dāng) 為 低電 平 ，繼電器兩端電壓是 +5V，內(nèi)部線圈會(huì)產(chǎn)生電磁力從而是繼電器工作，常閉斷開，常開接通。 H P 3V C C + 5 VS W 1 1S W 1 2S W 1 3H P 2 圖 412 手控圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論 文 ） 第 25 頁 共 30 頁 光控與時(shí)控和模塊 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7X T A L 1X T A L 2G N DV C CP 0 . 7P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1P 0 . 0E AA L EP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 01 O U T 4 O U T1 1 N 1 1 N +V C C2 1 N +2 1 N 2 O U T 3 O U T4 1 N 4 1 N +G N D3 1 N +3 1 N L M 3 2 41 O U T4 O U T1 1 N 1 1 N +V C C2 1 N +2 1 N 2 O U T 3 O U T4 1 N 4 1 N+G ND3 1 N+3 1 N L M 3 2 4A T 8 9 C 5 1V C C + 5 VS W 1V C C + 5 VC 31 0 u F+R 1 1 0 KC 1C 2C A P 3 3 PC A P 3 3 PY 11 2MV C C + 5 VV + 5 VR 1 2P O T 1 0 KR 1 5 1 0 KR 1 6 1 0 KV + 5 VR 1 3P O T 5 KR 1 4R 1 5R 1 6R 1 7P O T 2 KP O T 1 0P O T 5 KP O T 2 KR 1 7 1 0 KR 1 8 1 0 KR 1 9 1 0 KR 2 0 1 0 KD4亮 度V C C + 5 VV C C + 5 VL S 1546AR P 1 S P D TR P 1 S P D TR P 1 S P D TR 2 35 0 ΩR 2 23 0 ΩR 2 12 0 ΩBL S 2L S 3546546VCCGNDOUTV C CB I S 0 0 1 人 體 紅外 感 應(yīng) 模 塊 圖 413 控制電路 光照檢測模塊 光照檢測模塊中芯片采用 LM324，本次設(shè)計(jì)將其分為三個(gè)工作亮度。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論 文 ） 第 22 頁 共 30 頁 遙控與手動(dòng)模塊 遙控發(fā)射電路 本次設(shè)計(jì)使用 BA5104 進(jìn)行紅外遙控，它工作時(shí)既可靠又穩(wěn)定且沒有必要另外增加電源開關(guān)。 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)放器的輸出端口。 6 RR2 功能與 RC2 相同。這種感器的輸出信號(hào)變化較為緩慢，所以不能夠被直接作為控制信號(hào)，因此需要一個(gè)信號(hào)處理電路將輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為能夠被單片機(jī)識(shí)別的信號(hào)。 C 1 3 0 p FC 2 3 0 p FY1X T A L 2X T A L 1V S SMCU 圖 43 晶振電路與單片機(jī)的連接 熱釋電傳感器及處理電路 菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡，又名螺紋透鏡。 P3口同時(shí)也能當(dāng)作某些特殊功能端口。在諸多單片機(jī)類型中， MCS51 單片機(jī)是較有代表性的一種，在本次設(shè)計(jì)中所需要實(shí)現(xiàn)的功能都能達(dá)成。 保護(hù)電路 保護(hù)電路的存在可以保證不損壞負(fù)載且自身電路不被損壞。 整流輸出二極管設(shè)計(jì) 1）選用正向壓降小的整流二極管 ， 在反向額定電壓和正向額定電流滿足使用條件的情況下，選用正向壓降 比較 小的整流二極管可以 大大 提高效率并 極為有效地 減小損耗。在輸出端增加濾波電容則可以減小輸出電壓波紋。設(shè)輸入變壓器初級(jí)線圈電壓方波值為 Vin,匝數(shù)為 N，磁通密度為 B。同樣的輸出電壓也會(huì)被分壓電阻取樣，經(jīng)過誤差放大器和基準(zhǔn)電壓放大比較，這樣也會(huì)得到一路信號(hào)作為乘法器的另一路輸入信號(hào)。 2） 高效率化 最近諧振、恒頻零開關(guān)以及零電流變換器等技術(shù)成為熱門的研究課題。 此技術(shù)可以分為有源功率因數(shù)校正和無源功率因數(shù)校正兩種。因?yàn)闉V波電路要在比較寬的頻率之間工作，所以濾波器的體積較大，這是它的缺陷之處。 P W M 比 較 器鋸 齒 波CL控 制 器++eU cVC CRLufU* 圖 27 電壓反饋控制 圖 27 是電壓控制模式的開關(guān)穩(wěn)壓電源反饋控制系 統(tǒng)，它是較早出現(xiàn)的的一類控制模式，其最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但也有一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，它不能有效地控制電流，當(dāng)電路過載或短路時(shí)，需要用過電流保護(hù)電路來停止工作，從而得以保護(hù)電路。 U i0U ptU aU aU oU c0U ota )b ) 圖 26 臨界導(dǎo)通各點(diǎn)電壓 當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷瞬間，線圈繞組 N2 產(chǎn)生了反激電流與電壓，假設(shè)此時(shí) N2 線圈繞組直接接在負(fù)載電阻 R 上，將產(chǎn)生一個(gè)很大的脈沖。 a)是變壓器二次側(cè)線圈繞組 N2 的整流電壓輸出波形圖， b)是變壓器二次側(cè)線圈繞組 N3 的整流電壓輸出波形圖， c)為通過變壓器一次側(cè)線圈繞組 N1 與二次側(cè)線圈繞組 N3 的電流波形圖。在其中控制改變開關(guān) K 的占空比，能夠控制輸出電壓的均值，但是幅值不變。臨界導(dǎo)通模式狀態(tài)位于兩者之間，電感會(huì)在某一時(shí)刻電感能量和電流歸 零。 開關(guān)穩(wěn)壓電源可以根據(jù)輸入輸出部分是否隔離分為隔離式和非隔離式這兩大類型?，F(xiàn)如今的人們早已不滿足于普 通的燈光照明，各式各樣的燈光效果能夠渲染出不一樣的氛圍，于是我們將追求更加智能化的燈光效果。現(xiàn)如今開關(guān)電源已經(jīng)在通信行業(yè)、電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。穩(wěn)壓電源一直都是作為 LED 燈的驅(qū)動(dòng)電路，而穩(wěn)壓電源則可以分為兩類：開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源。當(dāng)兩種半導(dǎo)體連接起來時(shí)，將會(huì)構(gòu)成一個(gè) PN 結(jié)，當(dāng)晶片有電流流過時(shí)，電子將向 P 區(qū)移動(dòng)，在 P 區(qū)中電子會(huì)跟空穴發(fā)生復(fù)合，最后會(huì)將以光子的能量模式放出， LED 所發(fā)光的顏色種類直接由 PN 結(jié)的構(gòu)成材料所決定。 如此的話人們將不會(huì)由于遺忘關(guān)燈而導(dǎo)致巨大的電能浪費(fèi)， 也可以因地制宜自 我選擇光的亮度， 同時(shí)還能提高管理效率 并 且節(jié)省一大筆開支。 課題研究背景 現(xiàn)如今人類社會(huì)文明得到飛速發(fā)展，在現(xiàn)代化的大城市中一棟棟高樓大廈整晚燈火通明，看上去大家會(huì)覺得燈火輝煌， 現(xiàn)在 的城市是如何的繁榮 與繁華 ，卻不知道在這 燈火輝煌的身后是龐大的資源浪費(fèi) ，不得不說這些行為給全世界的節(jié)能行動(dòng)帶來了巨大的壓力 。 LED 是目前綠色節(jié)能燈具中的佼佼者，是一種將電能到光能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的固態(tài)半導(dǎo)體器件。所以在本次設(shè)計(jì)中 LED 的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)將十分重要。 如今 LED 驅(qū)動(dòng)電路的功率因數(shù)低和效率低是主要的不足之處，它們分別會(huì)造成諧波污染和降低電能利用。 現(xiàn)在 LED 這種照明工具也是在全世界范圍內(nèi)最普遍推廣的節(jié)能照明設(shè)施。 我們不知道 在整棟燈火通明的大樓里，是否真的需要如此之多的照明設(shè)施 ，如不需要為什么還亮著燈，原因何在 。 課題研究的目的及意義 1） 節(jié)能是智能照明系統(tǒng)的永恒不變的 突出 優(yōu)點(diǎn)，它可以根據(jù)使用者的具體要求來實(shí)現(xiàn)照明，例如晚上小區(qū)的路燈，就可以設(shè)置時(shí)間段使其只有在晚上且感應(yīng)到人才能亮，人走后將延遲熄滅 ，在其他不同場合也可以根據(jù)自身的需要來手動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，如果在不方便的情況下亦可采用遙控的方式來調(diào)節(jié)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論 文 ） 第 3 頁 共 30 頁 光源特點(diǎn) 圖 11 LED 的電壓與電流特性 LED 的正向壓降變化幅度較大，由圖一可見曲線中工作區(qū)內(nèi)，較小的電壓變化 可以引起大幅度的電流變化，從而引起 LED 燈亮度的大幅度變化，所以 LED 通常采用恒流驅(qū)動(dòng)。 線性穩(wěn)壓電源 線性穩(wěn)壓電源是指調(diào)整晶體管穩(wěn)壓電源的線性直流操作 。如今脈寬調(diào)制（ PWM）技術(shù)得以飛速發(fā)展，使得電源的使用效率得到大幅度提高，能夠達(dá)到百分之八十甚至更高，而線性穩(wěn)壓電源只是約有百分之三十上下。 在我們的周圍，我們總會(huì)發(fā)現(xiàn)無人的教室、停車場和馬路等等地方燈火通明，這就造成了資源的極大浪費(fèi)，在能源緊張的今天我們不得不予以重視。本次設(shè)計(jì)將采用隔離式。 隔離式 開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入端與輸出端之間電氣的不相通稱之為隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它通過變壓器的磁耦合來實(shí)現(xiàn)能量的傳輸?shù)?。所以正激式變換器使用于穩(wěn)壓電源時(shí)，僅能夠使用輸出電壓平均值的輸出方法。 在 Ton 的期間內(nèi)， K 是被接通的，電壓源 Ui對(duì) N1 繞組施加電壓，使得 N1 中有電流 i1 流過，所以 N1 線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)次級(jí)線圈 N2 會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生一個(gè)感生電動(dòng)勢，并且給負(fù)載供能。但因?yàn)?N2 線圈繞組經(jīng)過了整流濾波，并且負(fù)載電阻 R 與濾波電容 C 的時(shí)間常數(shù)很大，所以輸出電壓穩(wěn)定。 電流模式控制 由于電壓模式控制存在明顯缺點(diǎn)，于是研究并發(fā)明了電流模式控制方式。 混合調(diào)制 混合調(diào)制的開關(guān)工作頻率和脈沖寬度均不是固定的，全可以改變，是上述兩種調(diào)制方法的綜合體。 1） 有源功率因數(shù)校正技術(shù) 有源功率因數(shù)校正這種電路采用全控開關(guān)器件，由其組成的開關(guān)電源能夠?qū)斎氲碾娏鞑ㄐ芜M(jìn)行有效控制，使其成為正弦波，由此其總諧波可以得到極大的降低，功淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （ 論 文 ） 第 12 頁 共 30 頁 率因數(shù)更是高達(dá) ，能夠很大的滿足如今實(shí)行的最為嚴(yán)厲的諧波標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則，它的使用將會(huì)更加廣泛。這些技術(shù)在理論上可以使得損耗為零，可以使目前的電源轉(zhuǎn)換率提高 10%左右。兩個(gè)信號(hào)經(jīng)由乘法器處理得到的輸出信號(hào) 將會(huì)成為 PWM 調(diào)制解調(diào)器的同相端輸入，反向端的輸入則為變壓器的一次側(cè)電流檢測信號(hào)。匝數(shù) N 和磁通密度 B 的關(guān)系式為： 為了使得變壓器在占空比最大，輸入電壓最高時(shí)，要使變壓器磁芯仍然保持不飽和，對(duì)于單管單極性變換器，由上式可得： 3） 滿足升溫與損耗最小要求。此濾波電容應(yīng)該具有較好的阻抗頻率特性 ，所以我們選用鋁電解電容。 2）反向恢復(fù)時(shí)間短， 由于時(shí)間短有效地 降低了二極管的發(fā)熱與損耗，并且減小了干擾與噪聲。 自我保護(hù)功能：輸入欠壓與過壓，輸入過流等等。 單片機(jī)的選擇 本次將會(huì)使用 AT89C51 單片機(jī)來作為智能照明控制系統(tǒng)的主控芯片，此單片機(jī)屬于艾特梅爾公司生產(chǎn)的 MCS51 系列。 RXD 串行輸入端口 T0 計(jì)時(shí)器 0的外部輸入 TXD 串行輸出端口 T1 計(jì)時(shí)器 1的外部輸入 /INT0 外部中斷 0 /WR 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫選通 /INT1 外部中斷 1 /RD 外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通 RST 復(fù)位輸入。