【正文】 介紹 ................................................................................................23 介紹 .......................................................................................23 PWM 調(diào)制亮度調(diào)節(jié) ......................................................................................24第 5 章 系統(tǒng)可靠性技術(shù) ............................................................................................25 干擾產(chǎn)生的后果 ............................................................................................26 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件抗干擾設(shè)計(jì) ............................................................27 軟件抗干擾技術(shù) ............................................................................................28第 6 章總結(jié)與展望 ......................................................................................................29致謝 ..............................................................................................................................30參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................31附錄 A..........................................................................................................................32附錄 B ..........................................................................................................................36河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 0第 1 章 緒論LED 光源是 21 世紀(jì)光源市場(chǎng)的希望，眾多優(yōu)點(diǎn)預(yù)告其未來(lái)將逐步取代傳統(tǒng)光源，奧科委指出高亮度 LED 將是人類繼愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈泡之后，最偉大的發(fā)明之一，當(dāng)前全球能源危機(jī)的時(shí)候，能源是一種寶貴的資源，所以節(jié)約能源是我們未來(lái)面臨的問(wèn)題。 選題的背景及意義 選題的背景隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源消耗以驚人的速度增長(zhǎng)，伴隨而來(lái)的則是大量的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的照明用電將有大比例的提高，綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用越來(lái)越受到重視。LED 照明就是在這樣的形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的。熒光燈管顯色性較差（光譜是斷續(xù)的）特別是它的頻閃效應(yīng)，容易使人眼產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，需要在設(shè)計(jì)上采取措施消除頻閃效應(yīng)，另外燈管內(nèi)存在著有毒的汞蒸汽，不環(huán)保。表 1 LED 光源與常見(jiàn)光源效率典型數(shù)據(jù)對(duì)比燈具光源種類 光源光效（LM/W）燈具效率（X%） 燈具有效光效（LM/W）LED 光源 90130 90% 1117HPS 高壓鈉燈 100130 55% 5572Halide 金鹵燈 80 55% 44CPL 型節(jié)能燈 6070 60% 3642無(wú)極燈 60（大功率 50） 60% 36（30）白熾燈 15 —— ——普通熒光燈 6080 70% 4256LED照明以其綠色環(huán)保，高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前最具潛力的照明方式之一。LED（Lightemitting Diode，發(fā)光二極管）是一種固態(tài)的半導(dǎo)體組件，能夠把電能直接轉(zhuǎn)化為光能。 課題的意義LED 是一種新型半導(dǎo)體固態(tài)光源。LED 光源憑借環(huán)保、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、安全等眾多優(yōu)點(diǎn)在打造節(jié)能、環(huán)保型社會(huì)的大環(huán)境下當(dāng)仁不讓地成為照明行業(yè)的新寵，許多國(guó)家都開(kāi)始推廣LED 的應(yīng)用。其實(shí) LED 的技術(shù)不是剛出現(xiàn)的，在許多年前就已經(jīng)出現(xiàn)，但是那個(gè)時(shí)候 LED 只是被用作儀器和設(shè)備的指示燈。普通白熾燈的壽命只有 1000 小時(shí)，而 LED 的壽命則高達(dá) 50000 小時(shí)，而且消耗的電量要少得多。影響白光二極管系統(tǒng)普及的主要障礙還是它的亮度和價(jià)格，目前白光二極管的亮度不足以照亮整個(gè)房屋，而且其價(jià)格大約是白熾燈泡的 10 倍。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的照明用電還將有大幅度的提高，國(guó)家對(duì)綠色節(jié)能科技的投入越來(lái)越大，LED照明是借助著這個(gè)大環(huán)境下才得以發(fā)展的。LED的優(yōu)點(diǎn)還有很多，作為全固態(tài)發(fā)光體，LED更加的耐震耐沖擊，發(fā)熱量也更低，而且不易破碎、不含汞、鈉等可能危害健康的元素，更加安全，更加環(huán)保。 LED的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在照明領(lǐng)域的技術(shù)革新中，LED 的應(yīng)用毫無(wú)疑問(wèn)是最令人振奮的，它改變了整個(gè)照明市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。白熾燈會(huì)浪費(fèi)大量的熱能，霓虹燈容易破損，熒光燈會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。近幾年來(lái)，LED 的發(fā)光效率已增長(zhǎng)了 100 倍，而成本下降了 10 倍。目前，照明LED 的應(yīng)用每年發(fā)展的速度超過(guò) 20%，世界上的許多發(fā)達(dá)國(guó)家都開(kāi)始大量應(yīng)用LED 照明。為替代熒光燈，白光 LED 必須具有 150~200lm/W 的光效，而且每流明的價(jià)格應(yīng)該控制在 美元以下。根據(jù)理論上的說(shuō)法，LED 的發(fā)光效率可以非常接近 100%。為了提高白光 LED 的發(fā)光效率，世界上許多國(guó)家的科研人員正從改進(jìn)工藝和開(kāi)發(fā)新材料入手，以改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。這種被稱作 photonrectcling 的半導(dǎo)體光源可發(fā)出藍(lán)、黃兩種波長(zhǎng)的光。這種光效，與目前市場(chǎng)上的 LED 比要高 10 倍甚至更高。奧地利的照明設(shè)計(jì)公司做了一個(gè)大型的實(shí)驗(yàn)，用了 14000 只白光和彩色LED 的混合照明整個(gè)房間。用計(jì)算機(jī)計(jì)算白光，藍(lán)光，藍(lán)/綠光，琥珀和紅光二極管的混合效果，可以得到 25003000K 的暖色溫，其顯色指數(shù)非常好。半導(dǎo)體照明技術(shù)由于技術(shù)的先進(jìn)性和產(chǎn)品使用的廣泛性，已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ母呖萍碱I(lǐng)域之一。 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本次課題設(shè)計(jì)的目標(biāo)是，在了解當(dāng)前LED現(xiàn)有功能的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)LED調(diào)光系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)LED燈的亮度，且滿足一定的精度要求。2. 擴(kuò)展功能河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 4 1）利用熱釋電紅外檢測(cè)模塊來(lái)檢測(cè)是否有人靠近臺(tái)燈，若有人則自動(dòng)開(kāi)啟光源，當(dāng)一段時(shí)間檢測(cè)不到人時(shí)臺(tái)燈就會(huì)自動(dòng)熄滅。 LED 相關(guān)知識(shí) LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理LED 是英文 Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 LED。一種 LED 結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。圖 1 LED 結(jié)構(gòu)圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 5（2）效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80%。（5）響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。（7）顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃綠藍(lán)橙多色發(fā)光。（8）價(jià)格：LED 的價(jià)格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只 LED 的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通常每組信號(hào)燈需由上 300～500 只二極管構(gòu)成。但是，由于 LED 光源小而薄，線性投射燈具的研發(fā)無(wú)疑成為 LED 投射燈具的一大亮點(diǎn)，因?yàn)樵S多建筑物根本沒(méi)有出挑的地方放置傳統(tǒng)的投光燈。并將對(duì)現(xiàn)代建筑和歷史建筑的照明手法產(chǎn)生了影響?？梢栽诔鞘械男蓍e空間如路徑、樓梯、甲板、濱水地帶、園藝進(jìn)行照明。LED 隱藏式的投光燈具會(huì)特別受到青睞。（3）標(biāo)識(shí)與指示性照明需要進(jìn)行空間限定和引導(dǎo)的場(chǎng)所，如道路路面的分隔顯示、樓梯踏步的局部照明、緊急出口的指示照明，可以使用表面亮度適當(dāng)?shù)?LED 自發(fā)光埋地?zé)艋蚯对诖怪眽γ娴臒艟?，如影劇院觀眾廳內(nèi)的地面引導(dǎo)燈或座椅側(cè)面的指示燈，以及購(gòu)物中心內(nèi)樓層的引導(dǎo)燈等。（4）室內(nèi)空間展示照明河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 6就照明品質(zhì)來(lái)說(shuō)，由于 LED 光源沒(méi)有熱量、紫外與紅外輻射，對(duì)展品或商品不會(huì)產(chǎn)生損害，與傳統(tǒng)光源比較，燈具不需要附加濾光裝置，照明系統(tǒng)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉，易于安裝。商業(yè)照明大都會(huì)使用彩色的 LED，室內(nèi)裝飾性的白光 LED 結(jié)合室內(nèi)裝修為室內(nèi)提供輔助性照明，暗藏光帶可以使用 LED，對(duì)于低矮的空間特別有利。從白光到全光譜中的任意顏色，LED 的使用在這類空間的照明中開(kāi)啟了新的思路。另外，LED 克服了金鹵燈使用一段時(shí)間后顏色偏移的現(xiàn)象。目前 LED 彩色裝飾墻面在餐飲建筑中的應(yīng)用已蔚然成風(fēng)。根據(jù)不同的戶內(nèi)外環(huán)境，采用各種規(guī)格的發(fā)光像素，實(shí)現(xiàn)不同的亮度、色彩、分辨率，以滿足各種用途。世界上目前最有影響的 LED 顯示屏，當(dāng)屬美國(guó)曼哈頓時(shí)代廣場(chǎng)紐約證券交易所，總計(jì)使用了 18677760 只 LED，面積為 10736 平方英尺。另外崛起在上海浦東陸家嘴金融中心的震旦國(guó)際總部，整個(gè)朝向浦西的建筑立面鑲上了長(zhǎng) 100 米的超大型 LED 屏，總計(jì)面積達(dá)到 3600 平方米。（7）車輛指示燈照明汽車信號(hào)燈也是 LED 光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 7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 8第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 總體設(shè)計(jì)方案本設(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。手動(dòng)控制模塊 89C52單片機(jī) LED照明光采集模塊電源模塊圖 21 總體框架圖自 動(dòng) 調(diào) 光 調(diào) 光 示 意 圖 如 下 圖 22 所 示 。如果環(huán)境變暗，則調(diào)亮 L2 亮度，直到環(huán)境亮度達(dá)到基準(zhǔn)；如果環(huán)境變亮，則調(diào)暗 L2 亮度，直到環(huán)境亮度達(dá)到基準(zhǔn)。L1 手動(dòng)調(diào)，L2 會(huì)根據(jù) L1 的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，這就是自適應(yīng)調(diào)光。然后在拿到一個(gè)比較亮的地方，L2 會(huì)變暗，甚至熄滅。如果選擇用市電驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，則需要解決降壓和整流問(wèn)題，還有較小的體積和較低的成本，有比較高的變換效率，特別要考慮到安全隔離問(wèn)題；考慮到對(duì)電網(wǎng)的影響，還要解決好電磁干擾和功率因素等問(wèn)題。對(duì)于大功率的應(yīng)用而言，則應(yīng)該使用橋式變換電路。 光照檢測(cè)方式選擇方案一、采用光敏二極管或三極管等光傳感器件把環(huán)境亮度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字電平，然后直接接入單片機(jī) IO 引腳。由于光敏電阻屬于純阻性器件，所以采用方案一。紅外發(fā)送管和紅外接收管分別安裝在通道兩側(cè)。方案二、采用集成電路 BIS0001，該芯片是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。 LED 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)注意點(diǎn)電源有各種各樣，但不管何種電源，都不能直接給 LED 供電。實(shí)際上 LED 是一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)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 10的低電壓?jiǎn)蜗驅(qū)щ姷钠骷琇ED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有小尺寸、高效率、直流控制、PWM調(diào)光、過(guò)壓保護(hù)、負(fù)載斷開(kāi)、以及簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們就可以考慮用直流電流或單向脈沖電流給 LED 提供電能。一般大功率的 LE