【導(dǎo)讀】道建設(shè)項(xiàng)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(lái)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(yùn)營(yíng)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(wèn)題。本課題主要內(nèi)容是。結(jié)合所學(xué)單片機(jī)知識(shí)和控制理論，運(yùn)用電路知識(shí)構(gòu)建LED調(diào)光電路，對(duì)該電路進(jìn)。本設(shè)計(jì)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(jī)為主控芯片使用PWM驅(qū)動(dòng)。方式，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM脈沖的占空比實(shí)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(guó)家綠色照明推廣。在實(shí)際的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)LED燈在周邊亮度大時(shí)依然以同一功率發(fā)光，存在電能浪費(fèi)。然而，當(dāng)LED在周邊亮度小時(shí)，LED燈不能提供足夠和恰當(dāng)?shù)墓舛龋@。PWM方法的基本思想就是利用單片機(jī)具有的PWM端口，在不改變PWM方波周期的前提下，占空比；若實(shí)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(jì)簡(jiǎn)單，很大程度上節(jié)省電能，延長(zhǎng)LED燈壽命，適宜隧道使用。

　　

【正文】 ，定時(shí)計(jì) /數(shù)器器啟動(dòng)與停止僅受 TCON 寄存器中 TRX（ X=0,1）來(lái)控制。 GATE=1，定時(shí)計(jì) /數(shù)器器啟動(dòng)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(lái)共同控制。 C/T—— 定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模式選擇位 C/T=1，計(jì)數(shù)器模式 C/T=0，定時(shí)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(shí)器模式 0 與 INT0/INT1 無(wú)關(guān) 01 方式 1 1 計(jì)數(shù)器模式 2 與 INT0/INT1 有關(guān) 10 方式 2 11 3 CPU 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)對(duì) T0/T1 檢測(cè)一次，但只有在前一次檢測(cè)為 1和后一次檢測(cè)為 0時(shí)才會(huì)使計(jì)數(shù)器加 1。因此，計(jì)數(shù)器不是由外部時(shí)鐘負(fù)邊沿觸發(fā)，而是在兩次檢測(cè)到負(fù)跳變存在時(shí)才進(jìn)行計(jì)數(shù)的。由于兩次檢測(cè)需要 24個(gè)時(shí)鐘脈沖，故 T0/T1 線上輸入的 0 或 1 的持續(xù)時(shí)間不能 少于一個(gè)機(jī)器周期。通常， T0 或 T1 輸入線上的計(jì)數(shù)脈沖頻率總小于 100kHz。 計(jì)數(shù)器初值計(jì)算 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 69 頁(yè) 選用定時(shí)器 0，定時(shí)器一旦啟動(dòng)，便在原來(lái)的數(shù)值上開(kāi)始加 1 計(jì)數(shù)。使用 12MHz的晶振，那么機(jī)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(shí)，當(dāng)產(chǎn)生 20 次 5ms 定時(shí)器中斷后為 ） 其計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為： N= 5000/1= 5000 在程序開(kāi)始時(shí)，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(jì) 第 14 頁(yè) 共 69 頁(yè) 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件總設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用 STC89C51單片機(jī)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(dòng)控制。在手動(dòng)控制時(shí)，接入矩陣鍵盤，輸出不同的 PWM 占空比對(duì) LED 的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了 對(duì)光度的手動(dòng)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(shí)，程序?qū)仃囨I盤進(jìn)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(jī)提交命令。單片機(jī)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(jī)具有的 PWM 端口，在不改變 PWM 方波周期的前提下，通過(guò)軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的 PWM 控制寄存器來(lái)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(jī)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(shí)際讀取到的充電電流進(jìn)行比較，若實(shí)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(shí)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(dāng)驅(qū)動(dòng)一組 LED 燈的要求電流輸出時(shí)，接入 NPN 三極管，選用共基極接法，放大驅(qū)動(dòng)電流的同時(shí)不改變電壓。防止單片機(jī)因產(chǎn)生電流過(guò)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(shí)為 LED 燈組接入保護(hù)電阻，防止因驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大而燒掉 LED 燈。 圖 41 系統(tǒng)總框圖 矩陣鍵盤 （輸入） 90 單片機(jī) （軟件調(diào)占空比） 驅(qū)動(dòng)電路部分 （ NPN 三極管） 預(yù)設(shè)的 PWM LED 顯示 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 69 頁(yè) 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(jì) 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(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用﹑可靠。用STC89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如下圖所示。本設(shè)計(jì)所選用的晶振為 12MHZ，晶振電容為 30PF。 51 系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并通過(guò)編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī) IO 口的輸出控制。以期點(diǎn)亮外部連接的 LED（發(fā)光二極管），采用單片機(jī)的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過(guò)簡(jiǎn)單的 C51 程序設(shè)計(jì)來(lái)講述編譯軟件 Keil的使用并下載 Hex 文件燒寫單片機(jī)。 1. 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 69 頁(yè) STC89C51 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)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(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì) 80 年代，由當(dāng)時(shí)的 4位、 8 位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的 32 位 300M 的高速單片機(jī)。 STC 系列單片機(jī)是美國(guó) STC 公司最新推出的一種新型 51 內(nèi)核的單片機(jī)。片內(nèi)含有 Flash 程序存儲(chǔ)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(jī)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(shí)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(chǔ)器，器件兼容標(biāo)準(zhǔn) 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(chǔ)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(jìn)單片機(jī)內(nèi)部，省去了購(gòu)買通用編程器，而且速度更快。 STC89C52RC 系列單片機(jī)是單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速 / 低功耗的新一代 8051 單片機(jī)，全新的流水線 /精簡(jiǎn)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(jī)的最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并通過(guò)編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī) IO 口的輸出控制。以期點(diǎn)亮外部連接的 LED（發(fā)光二極管），采用單片機(jī)的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過(guò)簡(jiǎn)單的 C51 程序設(shè)計(jì)來(lái)講述編譯軟件 Kei的使用 并下載 Hex文件燒寫單片機(jī)。 主要功能、性能參數(shù) 51 內(nèi)核 機(jī)器周期 增強(qiáng)型為 6 時(shí)鐘 普通型為 12 時(shí)鐘 。 0~40MHZ 相當(dāng)于普通 8051 的 0~80MHZ。 對(duì)應(yīng) Flash 空間 4KB\8KB\15KB。 (RAM)512B。 \計(jì)數(shù)器 3 個(gè) 16 位 UART1 個(gè) :8 個(gè) ISP(在系統(tǒng)可編程 \IAP(在應(yīng)用可編程 ),無(wú)需專用編程器 \仿真器 I\O 口 32\36 個(gè) ~ 40 腳 PDIP、 44 腳 PLCC 和 PQFP 等 圖 43 stc89c51 實(shí)物 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 69 頁(yè) 圖 44 89C51 單片機(jī)的引腳 89C51 單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明 (1) VCC:電源電壓 (2) GND:地 (3) P0 口 :P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)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(shí)每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路 對(duì)端口 P0 寫“ 1”時(shí)可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí) 這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線復(fù)位在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 (4) P1 口 :P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口 P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收 或輸出電流 )4個(gè) TTE 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1‖通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平此 時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí) 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸 出一個(gè)電流 (ILL)。 與 AT89C51不同之處是 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入 (P )和輸入 (P ),參見(jiàn)表 41。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間 ， P1 接收低 8 位地址。 表 41 和 的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘 輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） (5) P2 口 :P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì)端口 P2寫“ 1” 通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 此時(shí)可作輸入口作輸入口使用時(shí)因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻 ， 某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì) 輸出一個(gè)電流 (ILL)。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令 )時(shí) P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (如執(zhí)行 MOVX @RI 指令 )時(shí) P2口輸出 P2 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 69 頁(yè) 鎖