【導(dǎo)讀】道建設(shè)項目日益增多，相應(yīng)配套隧道照明設(shè)施的數(shù)量和規(guī)模越來越大。因此，在保證行車安全性和舒適性的前提下，如何減少能源消耗，降低運營成本，改善照明效果、提高照明質(zhì)量，成為迫切需要解決的問題。本課題主要內(nèi)容是。結(jié)合所學單片機知識和控制理論，運用電路知識構(gòu)建LED調(diào)光電路，對該電路進。本設(shè)計就是一款基于PWM技術(shù)的LED調(diào)光電源。它主要以51單片機為主控芯片使用PWM驅(qū)動。方式，通過調(diào)節(jié)PWM脈沖的占空比實現(xiàn)LED燈的明暗變化。LED路燈是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國家綠色照明推廣。在實際的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)LED燈在周邊亮度大時依然以同一功率發(fā)光，存在電能浪費。然而，當LED在周邊亮度小時，LED燈不能提供足夠和恰當?shù)墓舛?，這。PWM方法的基本思想就是利用單片機具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，占空比；若實際電流偏大則向減小充電電流的方向調(diào)整PWM的占空比。LED調(diào)光電源設(shè)計簡單，很大程度上節(jié)省電能，延長LED燈壽命，適宜隧道使用。

　　

【正文】 ，定時計 /數(shù)器器啟動與停止僅受 TCON 寄存器中 TRX（ X=0,1）來控制。 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。 C/T—— 定時器模式和計數(shù)器模式選擇位 C/T=1，計數(shù)器模式 C/T=0，定時器模式 M0M1—— 工作方式 選擇位，如表 33 所示： 表 33 M0M1 方式 C/T 模式 GATE 有關(guān) 00 方式 0 0 定時器模式 0 與 INT0/INT1 無關(guān) 01 方式 1 1 計數(shù)器模式 2 與 INT0/INT1 有關(guān) 10 方式 2 11 3 CPU 在每個機器周期內(nèi)對 T0/T1 檢測一次，但只有在前一次檢測為 1和后一次檢測為 0時才會使計數(shù)器加 1。因此，計數(shù)器不是由外部時鐘負邊沿觸發(fā)，而是在兩次檢測到負跳變存在時才進行計數(shù)的。由于兩次檢測需要 24個時鐘脈沖，故 T0/T1 線上輸入的 0 或 1 的持續(xù)時間不能 少于一個機器周期。通常， T0 或 T1 輸入線上的計數(shù)脈沖頻率總小于 100kHz。 計數(shù)器初值計算 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 69 頁 選用定時器 0，定時器一旦啟動，便在原來的數(shù)值上開始加 1 計數(shù)。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。在手動控制時，接入矩陣鍵盤，輸出不同的 PWM 占空比對 LED 的電流進行控制，從而實現(xiàn)了 對光度的手動調(diào)節(jié)。 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。單片機根據(jù)寫好的程序控制 PWM 波形。 PWM 方法的基本思想就是利用單片機具有的 PWM 端口，在不改變 PWM 方波周期的前提下，通過軟件的方法調(diào)整單片機的 PWM 控制寄存器來調(diào)整 PWM的占空比，從而控制充電電流。在調(diào)整充電電流前，單片機先快速讀取充電電流的大小，然后把設(shè)定的充電電流與實際讀取到的充電電流進行比較，若實際電流偏小則向增加充電電流的方向調(diào)整 PWM 的占空比； 若實際電流偏大則向減小充電電流的方向調(diào)整 PWM 的占空比。 當驅(qū)動一組 LED 燈的要求電流輸出時，接入 NPN 三極管，選用共基極接法，放大驅(qū)動電流的同時不改變電壓。防止單片機因產(chǎn)生電流過小而不足以使一組 LED 燈產(chǎn)生明顯的亮暗變化的現(xiàn)象出現(xiàn)。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。 圖 41 系統(tǒng)總框圖 矩陣鍵盤 （輸入） 90 單片機 （軟件調(diào)占空比） 驅(qū)動電路部分 （ NPN 三極管） 預(yù)設(shè)的 PWM LED 顯示 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 69 頁 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X / S S2P 1 .2 /E C I3P 1 .3 /C E X 04P 1 .4 /C E X 15P 1 .5 /CE X 2 /M I S O6P 1 .6 /CE X 3 / S C K7P 1 .7 /CE X 4 /M O S I8P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C51 RC 2C12 0 u FX1CR Y S T A LC23 0 u FG NDQ1NP N D1L E D R E DD2L E D R E DD3L E D R E DD4L E D R E DD5L E D R E DD6L E D R E DD7L E D R E DD8L E D R E DV C CG NDR110C31nFR21 0 kR31 0 kV C C 圖 42 系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計 功能模塊 主控電路 主控電路采用 STC89C51 作為主 MCU。 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。這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、實用﹑可靠。用STC89C51 單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如下圖所示。本設(shè)計所選用的晶振為 12MHZ，晶振電容為 30PF。 51 系列單片機的最小系統(tǒng)的實現(xiàn)并通過編寫程序來實現(xiàn)對單片機 IO 口的輸出控制。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 Keil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。從上世紀 80 年代，由當時的 4位、 8 位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的 32 位 300M 的高速單片機。 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。片內(nèi)含有 Flash 程序存儲器、 SRAM、 UART、 SPI、 A\D、 PWM 等模塊。該器件的基本功能與普通的 51 單片機完全兼容。 STC89C51RC 是采用 8051 核的 ISP（ In System Programming）在系統(tǒng)可編程芯片，最高工作時鐘 頻率 為 80MHz，片內(nèi)含 8K Bytes 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，具有在系統(tǒng)可編程 （ ISP）特性，配合 PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內(nèi)部，省去了購買通用編程器，而且速度更快。 STC89C52RC 系列單片機是單時鐘 /機器周期 (1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機，是高速 / 低功耗的新一代 8051 單片機，全新的流水線 /精簡指令集結(jié)構(gòu) ,內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 。 51 系列單片機的最小系統(tǒng)的實現(xiàn)并通過編寫程序來實現(xiàn)對單片機 IO 口的輸出控制。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。 主要功能、性能參數(shù) 51 內(nèi)核 機器周期 增強型為 6 時鐘 普通型為 12 時鐘 。 0~40MHZ 相當于普通 8051 的 0~80MHZ。 對應(yīng) Flash 空間 4KB\8KB\15KB。 (RAM)512B。 \計數(shù)器 3 個 16 位 UART1 個 :8 個 ISP(在系統(tǒng)可編程 \IAP(在應(yīng)用可編程 ),無需專用編程器 \仿真器 I\O 口 32\36 個 ~ 40 腳 PDIP、 44 腳 PLCC 和 PQFP 等 圖 43 stc89c51 實物 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 69 頁 圖 44 89C51 單片機的引腳 89C51 單片機的引腳功能說明 (1) VCC:電源電壓 (2) GND:地 (3) P0 口 :P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路 對端口 P0 寫“ 1”時可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時 這組口線分時轉(zhuǎn)換地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線復(fù)位在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 (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。對端口寫“ 1‖通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平此 時可作輸入口。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)。 與 AT89C51不同之處是 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入 (P )和輸入 (P ),參見表 41。 Flash 編程和程序校驗期間 ， P1 接收低 8 位地址。 表 41 和 的第二功能 引腳號 功能特性 T2（定時 /計數(shù)器 2 外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘 輸出 T2EX（定時 /計數(shù)器 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） (5) P2 口 :P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流 )4 個 TTL邏輯門電路。對端口 P2寫“ 1” 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 此時可作輸入口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)。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器 (例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令 )時 P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。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 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 69 頁 鎖