物理與電子工程專業(yè)畢業(yè)論文范文設(shè)計(jì)-led臺燈及亮度調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-05 11:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 拉 每個I/O口的驅(qū)動能力都能夠達(dá)到20mA，但整個芯片最大不要超過55mA512B的內(nèi)部存儲器RAMISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片在內(nèi)部，集成了MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體20M 以下時，可省外部復(fù)位電路）2個16位的可編程定時器/計(jì)數(shù)器（T0、T1） 時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器 在常溫下，內(nèi)部R/外部中斷2 路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒1 4路PWM/PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)1通用異步串行口（UART）1封裝：PLCC44，PDIP40，LQFP44 STC89C51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC89C51單片機(jī)的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2所示。STC89C51單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、程序存儲器(Flash)、定時/計(jì)數(shù)器、UART串口、串口I/O接口、高速A/D轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。STC89C51單片機(jī)，幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需要的所有的單元模塊，可以稱得上是一個片上系統(tǒng)。圖2 STC89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 STC89C51芯片引腳STC89C51單片機(jī)的引腳圖如下圖3所示。 圖3 STC89C51引腳圖各引腳功能介紹如下：VCC:電源正極GND:電源負(fù)極，接地P0P3口:8位雙向I/O口,其功能用途由軟件程序定義。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示：RST：復(fù)位腳，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持RST引腳有兩個機(jī)器周期的高電平時間ALE:地址鎖存允許。當(dāng)進(jìn)行訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用來鎖存地址的低位字節(jié)。在進(jìn)行FLASH編程時，該引腳用于輸入編程脈沖。平常情況下，ALE端以不改變的頻率周期來輸出正脈沖信號，該頻率是振蕩器頻率的1/6。因此，它可以用作對外部輸出的脈沖或者用于定時目的。/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000HFFFFH)EA端必須保持低電平(接地)。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VCCXTAL1：內(nèi)部時鐘電路反相振蕩放大器的輸入端，接外部晶振的一個引腳。直接用外部時鐘源時，該引腳是外部時鐘源的輸入端XTAL2：內(nèi)部時鐘電路反相振蕩放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。表1 P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD（串行輸入口)TXD（串行輸出口）（外中斷0）INT0（外中斷0）（外中斷1）T0（定時/計(jì)數(shù)0）T1（定時/計(jì)數(shù)1）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） STC89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需要的必要的電源、時鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。電源、時鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對其進(jìn)行存儲器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。 單片機(jī) STC89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。用STC89C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如下圖4所示。復(fù)位電路時鐘電路 圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖 本設(shè)計(jì)中STC89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖如下圖5所示。圖5 STC89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖（1） 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位的條件是：①單片機(jī)的復(fù)位引腳處于高電平；②單片機(jī)的復(fù)位引腳要一定時間長度處于高電平（時間t由R和C決定）。本設(shè)計(jì)中采用上電自動復(fù)位方式，電路圖如下圖6所示復(fù)位電容C3=10uF,上拉電阻R11=10K,所以充電時間t=R2*C1=(10*1000)*(10/1000000)=。當(dāng)上電的瞬間，電容C1的充電電流達(dá)到最大，此時電容相當(dāng)于短路，因此RESET端(引腳9)為高電平，自動復(fù)位；，當(dāng)電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓的時候，電容的充電電流變?yōu)?，此時電容相當(dāng)于開路，RST端為低電平，這時程序正常運(yùn)行。圖6 STC89C51復(fù)位電路（2） 時鐘電路STC89C51單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。本設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時鐘方式，如圖7所示。在STC89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的X1(18)和X2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值為30pF。，因此其時鐘周期是1/=,機(jī)器周期約為1us（12倍的時鐘周期）。圖7 STC89C51時鐘電路 由于STC89C51單片機(jī)的P0口是開漏的，除了復(fù)位電路和時鐘電路外，還在P0口加了上拉電阻103，由8個10K的電阻組成。 LED臺燈的驅(qū)動模塊及調(diào)光實(shí)現(xiàn) LED驅(qū)動電路的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)驅(qū)動電路采用的是三極管驅(qū)動。三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個微小的變化時，基極電流IB也會隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會有一個很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB,Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號時，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫建立偏置，否則會放大失真。選擇合適放大倍數(shù)三極管，通過放大電流驅(qū)動LED，三級管放大有成本低，易實(shí)現(xiàn)，易控制等優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)中的LED驅(qū)動電路如下圖8所示。本次設(shè)計(jì)中使用12個LED燈的串并聯(lián)來模擬LED臺燈，實(shí)現(xiàn)照明效果。使用的驅(qū)動三極管是SS8550，是一種PNP型三極管。圖 8 LED驅(qū)動電路 調(diào)光實(shí)現(xiàn) LED的亮度受電流控制，通過控制電流調(diào)節(jié)LED燈的亮度。利用公式（I為電流的幅值，為輸出的平均電流值）可知，通過調(diào)整PWM不同的占空比就可以控制電流的大小。 ，PWM波為高電平時，三極管Q1輸出小電流，PWM波為低電平時，Q1輸出大電流。即PWM改變占空比
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