【正文】 ............ 22 矩陣鍵盤輸入 .................................................................................. 22 硬件工作過程 ....................................................................................... 23 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................................................... 24 本設(shè)計的總程序及流程圖 ................................................................... 24 流程圖 ............................................................................................ 24 程序 ................................................................................................ 25 鍵盤掃描程序設(shè)計 ............................................................................... 25 調(diào)節(jié) PWM 占空比程序設(shè)計 ................................................................ 28 6 調(diào)試及運行結(jié)果 ..................................................................................... 30 調(diào)試 ...................................................................................................... 30 仿真調(diào)試 ........................................................................................ 30 實物調(diào)試 ........................................................................................ 30 運行結(jié)果分析 ....................................................................................... 31 7 個人總結(jié) .................................................................................................. 36 致謝 ................................................................................................................. 37 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 VI 參考文獻 ........................................................................................................ 38 附錄 ................................................................................................................. 39 附錄 A 系統(tǒng)硬件仿真圖 .............................................................................. 39 附錄 B 硬件系統(tǒng)元器件清單 ....................................................................... 40 附錄 C 系統(tǒng)實物圖 ...................................................................................... 41 附錄 D 系統(tǒng)運行程序 .................................................................................. 44 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 69 頁 1 緒論 概述 LED 照明以其發(fā)光效率高，使用壽命 長，亮度控制簡單和環(huán)保的優(yōu)勢，迅速受到廣大用戶的歡迎。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)實現(xiàn)的調(diào)光電源。結(jié)合所學(xué)電力電子技術(shù)和控制理論，運用電路知識構(gòu)建 LED 調(diào)光電路，對該電路進行調(diào)試和分析。 因此，實現(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 。但近段時間，LED 照明設(shè)計師的工作卻更為棘手了，因為要同時滿足以下兩項要求：既要用針對白熾燈的調(diào)光器來實現(xiàn)調(diào)光控制功能，又要實現(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)情況進行介紹。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]。在燈具使用上 高壓鈉燈具有壽命長、光效好、透霧性強等特點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。 LED 理論使用壽命為 100000 小時 是熒光燈的 10 倍 白熾燈的 100 倍。 （ 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 亮的時間，也同時轉(zhuǎn)變了輸入功率，從而到達節(jié)能、調(diào)光的目標(biāo)。用 PWM 調(diào)光則保證了 LED 發(fā)出設(shè)計者需要的顏色。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。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。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 ,堅持不對外提供授權(quán) ,僅采自行生產(chǎn)策略 ,意圖獨占市使得藍光 LED 價格高昂。 90年代初 ， 發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍光的 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。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。 (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。 () 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。因此它 們可用在 10~100MHZ 高頻系統(tǒng)。 壽命 : 老化 LED 發(fā)光亮度隨著長時間工作而出現(xiàn)光強或光亮度衰減現(xiàn)象。 (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。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行編碼。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。 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。 PWM 調(diào)光技術(shù)的實現(xiàn) （ 1）：單片機控制開關(guān)電源方式 單片機控制開關(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。 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。 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 。本方法所要求的單片機必須具有 ADC 端口和 PWM端口這兩個必須條件，另外 ADC 的位數(shù)盡量高，單片機的工作速度盡量快。計數(shù)值 N 乘以機器周期 Tcy 就是定時時間 t。 GATE=1，定時計 /數(shù)器器啟動與停止由 TCON 寄存器中 TRX（ X=0,1）和外部中斷引腳（ INT0或 INT1）上的電平狀態(tài)來共同控制。 利用 keil為矩陣鍵盤寫入程序，在按下不同的按鍵時，程序?qū)仃囨I盤進行連續(xù)掃描，從而確定輸入要求的預(yù)設(shè)占空比值，向單片機提交命令。 STC89C51 是一款八位，片內(nèi) ROM/EPROM的單片機，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。 STC 系列單片機是美國 STC 公司最新推出的一種新型 51 內(nèi)核的單片機。 0~40MHZ 相當(dāng)于普通 8051 的 0~80MHZ。作輸入口使用時 因為內(nèi)部存在上拉電阻某個引腳被外部信號拉低時會輸 出一個電流 (ILL)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 (如執(zhí)行 MOVX RI 指令 )時 P2口輸出 P2 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 69 頁 鎖存器的。 (4) P1 口 :P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口 P1的輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收 或輸出電流 )4個 TTE 邏輯門電路。以期點亮外部連接的 LED（發(fā)光二極管），采用單片機的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過簡單的 C51 程序設(shè)計來講述編譯軟件 Kei的使用 并下載 Hex文件燒寫單片機。 1. 單片機的最小系統(tǒng) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 69 頁 STC89C51 單片機的介紹 單片機是一種集成電路芯片，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微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時為 LED 燈組接入保護電阻，防止因驅(qū)動電流過大而燒掉 LED 燈。使用 12MHz的晶振，那么機器周期為： Tcy= t/Tcy= 12（ 1/120xx0000） = 1us 預(yù)設(shè)需要的產(chǎn)生一次中斷的周期為： t= 5ms （寫程序時，當(dāng)產(chǎn)生 20 次 5ms 定時器中斷后為 ） 其計數(shù)個數(shù)為： N= 5000/1= 5000 在程序開始時，為 TH0 和 TL0 裝入初值總數(shù)為： 655365000=60536 裝 入 TH0 和 TL0 的數(shù)分別為： THX=（ 65536N） /256=（ 655365000） /256≈ 236 TLX=（ 65536N） %256=（ 655365000） %256=120 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 69 頁 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件總設(shè)計 本設(shè)計選用 STC89C51單片機和 PWM 調(diào)光的 LED燈為元件，以 STC89C51 作為主控芯片，設(shè)置了手動控制。單片機復(fù)位時 TMOD全部清 0。 TMOD是定時器 /計數(shù)器的工作方式寄存器，確定