【正文】 準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 16圖 37 單片機(jī) AT89C52 的引腳圖（1）1 到 4 這四個(gè)管腳屬于 P1 口，其功能：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)LS 型 TTL 負(fù)載。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 15圖 36 單片機(jī)控制電路 AT89C52 簡介89C52 單片機(jī)的基本組成：一個(gè) 8 位微處理器；片內(nèi) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM/SFR；用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)；片內(nèi) 4KB 程序存儲(chǔ)器 Flash ROM；4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口 P0P3,可輸入和輸出；兩個(gè) 16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，可計(jì)數(shù)；有 5 個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè) UART 的串行 I/O 口，實(shí)現(xiàn)串行通信；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路；具有節(jié)電工作方式，也就是說掉電方式。通過 6,7,8 管腳可以控制感光電路，其三個(gè)管腳和 ADC0832 相連，組成 AD 轉(zhuǎn)換電路；21,22 管腳控制手動(dòng)控制模塊，18,19 管腳控制晶振電路。延時(shí)時(shí)間由程序靈活設(shè)定。當(dāng)按下增強(qiáng)開關(guān)時(shí)，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到低電平，并將 PWM波的占空比增加，這樣光強(qiáng)變強(qiáng)。通過兩個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)來實(shí)現(xiàn)光源光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。該壓降通過 LM358 構(gòu)成的電壓跟隨器，輸出到 AD 轉(zhuǎn)換電路。一般情況：夏日陽光下為 100,000Lux；陰天室外為 10000Lux；室內(nèi)日光燈為 100Lux；距地面 60cm 桌面 60W 臺(tái)燈為 300Lux；電視臺(tái)演播室為1000Lux；黃昏室內(nèi)為 10Lux；夜間路燈為 ；燭光(20cm 遠(yuǎn)處)10～15Lux 。照度是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 13量，照度的單位是每平方米的流明(Lm)數(shù)，也叫做勒克斯(Lux)：1Lux=1Lm/平方米。同樣強(qiáng)度的光源，在物體上的照度和其與光源的距離有關(guān)，所以呎燭光的光照度大于米燭光的光照度。呎燭光平均的光照度就是每平方呎 1 流明，故可寫作 1 流明/平方呎。一般用“呎燭光”來表示照度。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。此直流電壓經(jīng)過 LM7805 的穩(wěn)壓和CC8 的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。人體紅外感應(yīng)模塊河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 12圖 32 電源電路如圖所示電路為輸出電壓+5V，它由電源變壓器 T，橋式整流電路D1～D4，濾波電容 CC6，防止自激電容 CC8 和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。為了緩沖負(fù)載突變，改善瞬態(tài)響應(yīng)，輸出端還采用了電容CC8，最后得到 +5V 的直流工作電源，用于給控制系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)及其它外圍電路供電。故不選用輸出電壓為 12V 的變壓器，而選用輸出電壓為 8V 的變壓器。單片機(jī)AT89C52電源電路感光電路AD 轉(zhuǎn)換電路發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路晶振電路手動(dòng)控制模塊圖 31 自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)原理圖 電源電路電源是電路中很重要的一個(gè)部分，其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有非常大的影響。綜上所述，用發(fā)光管作照明必須要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的驅(qū)動(dòng)。假若加在 LED 上的電功率超過了一定的數(shù)值，發(fā)光管就有可能被損壞。所以，我們應(yīng)該讓發(fā)光管在一個(gè)發(fā)光效率高的電流值下進(jìn)行工作。（5）流過發(fā)光管的電流跟發(fā)光管的光通量之間的比值是非線性的。溫度升高會(huì)導(dǎo)致 LED 的勢(shì)壘電勢(shì)下降。所以，流過 LED 的電流跟加在發(fā)光管兩端的電壓不會(huì)成正比關(guān)系。（3）二極管的電流/電壓特性是非線性的。（2）發(fā)光二極管是具有 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，有勢(shì)壘電勢(shì)，這會(huì)形成導(dǎo)通門限電壓，只有加載到 LED 上的電壓值超出了這個(gè)門限電壓，LED 才會(huì)充分的導(dǎo)通。為 LED 提供電的電源變換器設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注意以下的幾個(gè)特點(diǎn)：（1）LED 是一種單向?qū)щ娖骷Ｋ哉f要用LED 做照明光源就必須解決好電源變換這個(gè)問題。 由于方案一要求紅外發(fā)送管和接收管必須相對(duì)才行，而且兩者距離有限，實(shí)現(xiàn)起來較為不便，所以本設(shè)計(jì)采用方案二。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。當(dāng)某一時(shí)刻紅外接收管如果接收不到信號(hào)表示兩者之間有遮擋物通過，可以視為有人體進(jìn)入。 人體感應(yīng)方式選擇方案一、采用紅外對(duì)管進(jìn)行檢測(cè)。方案二、采用光敏電阻把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值（模擬值） ，然后通過運(yùn)放后給單片機(jī)輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)?，F(xiàn)階段，家庭用電均為 220V 的市電，為了能夠更加方便的應(yīng)用我這個(gè)課題，我選擇了使用市電驅(qū)動(dòng)。對(duì)中小功率的發(fā)光二極管燈來說，其最理想的電路結(jié)構(gòu)是隔離式單端反激變換器。 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式選擇為發(fā)光二極管照明選擇一個(gè)可行的供電方式，是半導(dǎo)體照明普及必須要解決的一個(gè)問題。在一個(gè)環(huán)境比較暗的地方，調(diào)節(jié) L1，讓 L2 亮起來。調(diào)節(jié)方法：L1 是手動(dòng)調(diào)的，代表環(huán)境其他光線的亮度的變化，如果 L1 變河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 9暗，這時(shí)候 L2 就要變亮，保證環(huán)境總的亮度不變，反之，如果環(huán)境其他光線L1 變亮，這個(gè)時(shí)候 L2 就要暗下來了。 L2這個(gè) LED 用來自動(dòng)調(diào)光 L1這個(gè) LED 模擬環(huán)境亮度 電位器可以改變環(huán)境亮度單片機(jī)圖 22 調(diào)光示意圖工作原理：通電的時(shí)候，單片機(jī)采集亮度，以當(dāng)前亮度為基準(zhǔn)。包括手動(dòng)控制模塊、光采集模塊、電源模塊、LED 照明模塊，總體框架圖如下圖 21 所示。1987 年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于 LED 響應(yīng)速度快（納秒級(jí)） ，可以及早讓尾隨車輛的司機(jī)知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生。堪稱世界第一。屏幕可以劃分成多個(gè)畫面，而同時(shí)顯示，將華爾街股市的行情一目了然呈現(xiàn)在公眾面前。它可以動(dòng)態(tài)顯示圖文動(dòng)畫信息，利用多媒體技術(shù)，可播放各類多媒體文件。（6）視頻屏幕全彩色 LED 顯示屏是當(dāng)今世界上最為引人注目的戶外大型顯示裝置，采用先進(jìn)的數(shù)字化視頻處理技術(shù)，有無可比擬的超大面積與超高亮度。與 PAR 燈相比，沒有熱輻射，可以使空間變得更加舒適。長壽命、高流明的維持值（10000 小時(shí)后仍然維持 90％的光通） ，與 PAR 燈和金鹵燈的 50～250 小時(shí)的壽命相比，降低了維護(hù)費(fèi)用和更換光源的頻率。（5）娛樂場(chǎng)所及舞臺(tái)照明由于 LED 的動(dòng)態(tài)、數(shù)字化控制色彩、亮度和調(diào)光，活潑的飽和色可以創(chuàng)造靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的照明效果。其精確的布光，可作為博物館光纖照明的替代品。另外，LED 與霓虹燈相比，由于是低壓，沒有易碎的玻璃，不會(huì)因?yàn)橹谱髦袕澢黾淤M(fèi)用，值得在標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)中推廣使用。固定端可以設(shè)計(jì)為插拔式，依據(jù)植物生長的高度，方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于花卉或低矮的灌木，可以使用 LED 作為光源進(jìn)行照明。（2）景觀照明由于 LED 不像傳統(tǒng)燈具光源多是玻璃泡殼，它可以與城市街道家具很好的有機(jī)結(jié)合。它的安裝便捷，可以水準(zhǔn)也可以垂直方向安裝，與建筑物表面更好地結(jié)合，為照明設(shè)計(jì)師帶來了新的照明語匯，拓展了創(chuàng)作空間。 LED 的應(yīng)用（1）建筑物外觀照明對(duì)建筑物某個(gè)區(qū)域進(jìn)行投射，無非是使用控制光束角的圓頭和方頭形狀的投光燈具，這與傳統(tǒng)的投光燈具概念完全一致。如小電流時(shí)為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色。（6）對(duì)環(huán)境污染：無有害金屬汞。（3）適用性：很小，每個(gè)單元 LED 小片是 35mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 （4）穩(wěn)定性：10 萬小時(shí)，光衰為初始的 50%。 LED 光源的特點(diǎn)（1）電壓：LED 使用低壓電源，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓） ，電流從 LED 陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片，p 型半導(dǎo)體里面空穴占主導(dǎo)地位，n 型半導(dǎo)體里面主要是電子，當(dāng)兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為 pn 結(jié)。2）4 位數(shù)碼管顯示 LED 光源的相對(duì)亮度。因此，本課題研究設(shè)計(jì)內(nèi)容概括如下：1）采用脈寬調(diào)制（PWM）對(duì) LED 進(jìn)行調(diào)光；2）實(shí)現(xiàn)光敏自動(dòng)調(diào)光，根據(jù)室內(nèi)的光照變化，自動(dòng)調(diào)整 LED 亮度；3）按鍵選擇手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)光方式；4）具有電源開關(guān)、電源指示燈、復(fù)位等功能。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)具有明顯的節(jié)能和環(huán)保效果，也被認(rèn)為是一個(gè)戰(zhàn)略性的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。由于 LED 產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用，呈現(xiàn)出了朝陽工業(yè)的欣欣向榮的景象，可以相信，半導(dǎo)體技術(shù)不僅不會(huì)被其他技術(shù)取代，而且會(huì)繼續(xù)沿著原來的軌道向前發(fā)展。光照水平可以達(dá)到 600700Lux，足夠一間普通辦公室的照明。不過，應(yīng)該指出，從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化的產(chǎn)品這條路也許還十分漫長。所發(fā)出的光能使人感到的是白光。美國波士頓的 Photonics Research 研究中心報(bào)道了 LED 技術(shù)方面的新進(jìn)展，聲稱光效達(dá)到 330lm/W。所以 LED 被看成 21 世紀(jì)的新型光源，很有希望在白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。想要做到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，仍有很多技術(shù)要突破。功率型 LED 優(yōu)異的散熱特性與光學(xué)特性更能適應(yīng)普通照明領(lǐng)域。在目前河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3LED 光源及市場(chǎng)開發(fā)中，極具發(fā)展與應(yīng)用前景的是照明用 LED，其用作固體照明器件的經(jīng)濟(jì)性顯著，且有利于環(huán)保，正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈。LED 已被全球看成一種新型的高科技環(huán)保的節(jié)能光源。LED 的發(fā)光強(qiáng)度很高，但它發(fā)出的熱量很少。LED的應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)用在路燈照片、汽車尾燈、景觀燈、液晶顯示屏、手機(jī)背光源等。據(jù)中國綠色照明工程促進(jìn)項(xiàng)目辦公室專項(xiàng)調(diào)查，我國照明用電每年在3000億度以上，用LED取代全部白熾燈和部分熒光燈，可節(jié)省1／3的照明用電，相當(dāng)于三峽工程全年的發(fā)電量。LED 照明技術(shù)的發(fā)展將帶來更加明亮的光線和更少的能源消耗。根據(jù)美國 Sandia 國家實(shí)驗(yàn)室的研究，如果白光二極管系統(tǒng)能夠普及，全世界照明用電的消耗將減少 50％。近些年隨著科技的突破，材料和芯片性能上都有新的改善和突破，使得 LED 的亮度和壽命都有了極大的改進(jìn)，從而也推動(dòng)了 LED 更為廣泛的使用。LED 的應(yīng)用在照明領(lǐng)域是最令人振奮的，它將開創(chuàng)一個(gè)新的照明市場(chǎng)，很快會(huì)成為市場(chǎng)的主打產(chǎn)品。它是一種不需要鎢絲和燈管的顆粒狀發(fā)光原件。作為一種固體照明光源，LED具有長壽命、高光效、多光色等特性，可以在安全低電壓下工作，也可以連續(xù)開關(guān)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 1閃斷，能河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2實(shí)現(xiàn)0％100 ％調(diào)光。LED號(hào)稱“綠色照明的第四代光源” ，目前已經(jīng)開始逐步應(yīng)用于電信、交通、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域。LED 光源與常見光源效率典型數(shù)據(jù)對(duì)比如下表 1 所示。傳統(tǒng)光源白熾燈發(fā)熱量大、耗電、發(fā)光效率較低、使用壽命短。開發(fā)和推廣應(yīng)用節(jié)能燈具，成為迫在眉睫的任務(wù)。在電能消耗中，發(fā)達(dá)國家照明用電占發(fā)電總量的比例為 19%，而我國為 10%。 LED 作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)以 89C52 單片機(jī)為控制器，利用光敏電阻采集環(huán)境光照度，采用脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)三極管，進(jìn)而調(diào)節(jié) LED 的發(fā)光亮度，最終維持環(huán)境光照度在一個(gè)設(shè)定的水平?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。而且對(duì)于 LED 光源來說，調(diào)光也是比其他熒光燈、節(jié)能燈、高壓鈉燈等更容易實(shí)現(xiàn)，所以更應(yīng)該在各種類型的 LED 燈具中加上調(diào)光的功能。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論 文 ]題 目： 家用可調(diào)光 LED