【正文】 34567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 04 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1P 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 L2X T A L 1G N DP 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 7P S ENA L E / P R O GE A / V P PP 0 . 7P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1P 0 . 0V C C 圖 42 AT89C51單片機(jī)引腳圖 AT89C51單片機(jī)各個引腳作用說明： VCC 輸入電源電壓。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 19 頁 共 30 頁 ALE/PROG 訪問外部 存儲器 的時候， 地址鎖存 同意 輸出電平 信號用來鎖存地址的低位 字節(jié)。它在大多時刻作為紅外線的凸透鏡，效果較好。其引腳圖如下 圖 46 BIS001 引腳圖 1） 管腳說明： 引腳編 號 名稱 I/O 口 引腳說明 1 A I 能夠重復(fù)觸發(fā)與不能重復(fù)觸發(fā)的選擇端口。 8 VRF I 參考電壓和復(fù)位的輸入端口。 14 1IN+ 第一級運放器的同相輸入端口。芯片將會對輸入信息 進(jìn)行編碼，之后會由芯片的 15 號引腳輸出信號，輸出信號經(jīng)過放大后將會啟動紅外發(fā)射管，由其發(fā)出紅外脈沖信號。如果周圍環(huán)境亮度達(dá)到一定范圍則 LED 不工作，外界亮 度較低時則工作于第二檔次，當(dāng)外界完全黑暗時則 LED 開啟最大亮度工作。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 27 頁 共 30 頁 結(jié)論 本次論文對 LED 的照明系統(tǒng)進(jìn)行了研究，設(shè)計內(nèi)容主要分為驅(qū)動電路部分與智能控制部分。同時還要感謝在撰寫論文期間自動化 1101 班各位同學(xué)給予的無私幫助， 是在各位同學(xué)四年的陪伴下度過了大學(xué)最美好的時光，留下無比珍貴的回憶。最后整個照明系統(tǒng)基本完成， LED 燈具運行穩(wěn)定，智能控制基本實現(xiàn)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 26 頁 共 30 頁 繼電器輸出模塊 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 3546546 圖 414 繼電器控制電路 如圖 412，繼電器控制電路是由三個繼電器 LS LS LS3 與 三個電阻 R2R2 R23 組 成 。因為 SM5032 的 HP HP2 與 HP3 腳將會持續(xù)高電平，但其驅(qū)動能力不夠，所以我們在其之后加上加上驅(qū)動電路，芯片選 CD4013。 R3 用來檢測周圍環(huán)境的亮度，其為光敏電阻。 10 IB 運放器的偏置電流的設(shè)置端口。 4 RC1 功能與 RR1 相同。熱釋電傳感器成本低廉而且靈敏度高，它本身沒有任何類型輻射隱蔽性也較好。 XTAL2 反相振蕩器輸出端口。 P2口 在編程與校驗的同時接能夠收高 8位地址與 控制信號 。 4 智能照明控制 智能照明的核心使用 AT89C51 單片機(jī)，單片機(jī)由輸入的軟件來提供時間控制信號，繼電器的吸合和復(fù)位接到開關(guān)電源電路中。 并機(jī)均流電路 開關(guān)電源能夠通過并機(jī)組成一個整體系統(tǒng)來獲得可靠性與更大的容量。而開關(guān)管所能承受的電壓必須大于上述電壓的總和。線圈使用分段繞制；合理安排線圈極性從而減小電位差；絕緣材料的相對介電常數(shù)小。依據(jù)變壓器工作原理，如完全不考慮到線圈繞組的電阻，一次側(cè)與二次側(cè)的電壓比等于兩側(cè)匝數(shù)比。能夠以低電壓和低消耗向超高速集成電路供電；也可以同時用小功率模塊組成大功率電源得到大功率輸出。缺點是：體積重量大，功率因數(shù)只能提高到 左右，難以滿足現(xiàn)行諧波的標(biāo)準(zhǔn)限制。 其根本原因在于二極管整流電路不能夠控制輸入電流，當(dāng)供電電壓比電 容電壓高時，此時二極管導(dǎo)通，反之則不導(dǎo)通，這就會形成電流脈沖。 脈沖頻率調(diào)制 脈沖頻率調(diào)制方式 （ PFM） ,其導(dǎo)通脈沖寬度保持恒定，由控制頻率的變化來控制開關(guān)的占空比，進(jìn)而實現(xiàn)對能量的掌控。 這樣的控制方式稱為反饋控制，它可以使開關(guān)電源的輸出電壓與參考電壓的相對誤差小于 1%至 %，甚至更高。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 9 頁 共 30 頁 在 Ton 期間，輸入電壓會給初級線圈繞組施加電壓，使線圈繞組 N1 中 有電流，與此同時兩端會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相應(yīng)的線圈繞組 N2 也將會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但是兩個線圈的同名端沒有在同一側(cè)，所以二極管沒能夠被導(dǎo)通，所以變壓器的二次側(cè)是相當(dāng)于開路，沒有電流流過，之后變壓器開始儲能。 D 2LCR+n u iU 0u cLD 2CR+U 0u c + 圖 23 正激式開關(guān)電源工作原理 上圖為二次側(cè)工作情況，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器工作正常，如上方左側(cè)圖所示；當(dāng)開關(guān)管斷開時，因為 D1 和磁復(fù)位的作用相當(dāng)于開路，其工作方式如上圖右側(cè)圖所示。 U iN 1 N 3KD 3TD 1D 2LCR+ 圖 21 單端正激 DC/DC 變換器主電路 圖 21 是單端正激 DC/DC 變換器的工作原理圖，圖 21 中 Ui為輸入電壓， K 為控制開關(guān)， T 為開關(guān)變壓器， C 為儲能濾波電容， L 為儲能濾波電感， D1 為輸出二極淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 7 頁 共 30 頁 管， D2 為續(xù)流二極管， D3 為削反峰二極管， R 為負(fù)載電阻。連續(xù)導(dǎo)電工作模式中電感上的電流一直是連續(xù)的，其中每一個開關(guān)周期都只將一部分能量移到輸出電容。主回路基本 包括了開關(guān)電源中的能量存儲裝置、電源濾波器、開關(guān)元件、整流器、脈沖變壓器等各種器件，還有負(fù)載端與電源輸入端。開關(guān)電源在恒壓輸出的基礎(chǔ)上，在輸出端加上恒流輸出模塊即可實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源的恒流與恒壓輸出。 線性穩(wěn)壓電源優(yōu)點：響應(yīng)速度很快、噪音小、輸出紋波小、輸出電壓小于輸入電壓。 溫度 (℃ ） 圖 12 LED 亮度與溫度關(guān)系曲線圖 V I O A B C D 工 作 區(qū) 反向死區(qū) 擊 穿 區(qū) Vc 發(fā) 光 亮 度 100% 95% 90% 85% 80% 75% 70% 25 50 75 1000 125 150 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 4 頁 共 30 頁 溫度 (℃ ） 圖 13 LED 主波長與溫度關(guān)系曲線圖 優(yōu)點 LED 優(yōu)點 ：綠色 節(jié)能環(huán)保、電能與光能之間轉(zhuǎn)化效率極高、工作時需求電壓低（ 3V左右）、使用時間長（可達(dá) 10 萬多小時）、自身體積較為小巧、反復(fù)開關(guān)不影響使用壽命、照明亮度很高、發(fā)出的熱量少、容易調(diào)光、堅固實用、光束集中且穩(wěn)定、多種色彩、啟動沒有延時。 LED 照明 發(fā)光原理 LED 核心 部件 是一塊半導(dǎo)體芯片，其中一端為負(fù)，另外一端則連到電源正極端，芯片用環(huán)氧樹脂封裝 。什么是智能化，就是要求在幾乎沒有人為的干預(yù)下，燈光能夠自動地判別是否該實現(xiàn)照明。所以本次設(shè)計將對其進(jìn)行優(yōu)化。 電能目前是世界上能源消耗的一大塊，而照明設(shè)施的耗電又在電能之中占據(jù)了較大的一塊，所以照明設(shè)施的節(jié)能極為重要。 LED 作為現(xiàn)代化新型照明燈具和設(shè)施，它集體積小、耗能低、使用壽命長和綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點于一身。為了能夠更好地利用電能，本次設(shè)計將利用單片機(jī)實現(xiàn)智能 照明，使 LED 實現(xiàn)自動控制，合理的燈光調(diào)節(jié)將更加節(jié)約用電。在現(xiàn)代社會的發(fā)展中，這種高效低耗的照明工具必將取代傳統(tǒng)照明 工具，其實在我們生活的周邊也可以明顯地感覺到這些變化。但是科技是不斷進(jìn)步的，現(xiàn)如今我們找到了更為節(jié)能高效的照明光源 LED 燈，它的出現(xiàn)引來一番新的研究熱潮。 2） 在以前的 高樓大廈 ，為了防止有人遺忘關(guān)燈， 公司 時常會 雇傭 固定人員巡查大樓來檢查是否有人忘記關(guān)燈 ，這樣不僅效 率低下而且會加大開支。 LED 對溫度較為敏感，它的發(fā)光亮度與工作溫度有直接關(guān)系，通常溫度越高， LED發(fā)光越弱；溫度越低， LED 發(fā)光越強(qiáng)。 除此之外還包括一些比如保護(hù)電路和啟動電路等。 如今開關(guān)穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng)用于 LED 燈具的驅(qū)動電源，所以必須保持恒電流輸出。本次設(shè)計將會對智能照明進(jìn)行深入研究。非隔離式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往有升壓式電路、降壓式電路和升降壓 式電路。 1） 正激式：當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，能量通過電感或變壓器加給負(fù)載，而當(dāng)開關(guān)管斷開時則停止釋放能量。 當(dāng)開關(guān)管 K 被斷掉的一瞬間，為了使勵磁磁場保持不變，變壓器的一級和二級線圈繞組會產(chǎn)生很大的的反電動勢。 2） 反激式：與正激式相反， K 被接通，變壓器電感會存貯能量，只有 K 斷開，反激式變換器將會向負(fù)載供能。開關(guān)管接通，變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)充能，電容 C 給負(fù)載電阻 R 放電。 電 壓 控 制器電 流 控 制 器eU*+ufi*+ifVC CLc RL 圖 28 電流模式控制 開關(guān)電源的三種調(diào)制方式 按照時間比率控制原理，開關(guān)電源有三種調(diào)制方式，即脈沖寬度調(diào)制方式、脈沖頻率調(diào)制方式以及混合調(diào)制方式。因此，這種方式很適合用于實驗室電源。 2） 無源功率因數(shù)校正技術(shù) 此技術(shù)由電容與電感等組成的無源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率因數(shù)校正，它經(jīng)由提高電流的導(dǎo)通角來增加功率因數(shù)。我們在 DC/DC 變化器與輸入整流之間加入了有源功率因數(shù)校正技術(shù)更是將功率因數(shù)接近于 100%，輸入電流波形無限接近于正弦波而且與電壓能夠同相。當(dāng)檢測到一次側(cè)線圈繞組電流為零時且電壓此刻翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器將輸出高電平，然后 MOS 管導(dǎo)通，此時一次側(cè)的線圈繞組中的電流開始上升。 4） 減小漏感。UO淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 論 文 ） 第 15 頁 共 30 頁 是輸出電壓； ΔV是輸出紋波電壓。 4）反向 漏電流小 ， 反向漏電流過大會增加關(guān)斷損耗并且和反向額定電壓與溫度有關(guān)。 UiR1R2R3UHRPUC CUC CC1+R4 圖 31 輸入過電壓保護(hù)電路原理圖 is+R1ur 11 : n電 流 互 感 器uHSQR復(fù) 位去 封 鎖 P W M 輸出 圖 32 過電流檢測及鎖存電路 誤差