【正文】 .................................. 16 焊接工序注意事項 ................................................................................ 16基于單片機的 PWM 調光 IV 調試完善功能 ......................................................................................... 19 結束語 ........................................................................................................................ 19 致 謝 ........................................................................................................................ 20 參考文獻 ................................................................................................................... 21 附錄 1： 電路原理圖 .......................................................................................... 22 附錄 2： 元器件清單及型號 .............................................................................. 24 附錄 3：單片機內部程序正文 .......................................................................... 24 附錄 4：實物成果圖 .......................................................................................... 20 附錄 5：實物使用說明 ...................................................................................... 21 基于單片機的 PWM 調光 1 引 言 目前，針對 LED 亮度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調節(jié) LED 的電流 (模擬調光 )或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅動電流從 0 到目標電流值之間來回切換 (數(shù)字調光 )。 方案一 ： 利用單片機輸出占空比可調的高頻脈沖，來改變驅動電流，從而精確地調節(jié) LED 亮度，即本論文所要介紹的調光方法 (PWM 調光 ） ，為盡量 降低 聽到噪聲和輻射，高端照明系統(tǒng)的調光頻率范圍一般要求幾萬赫茲； 方案二 ： 由于 LED 的亮度在一定范圍內與電流成正比， LED 的模擬調光是對 LED 的每個周期進行調整，簡單地說，它是不斷調整 LED 的電流大小來改變亮度的，可以通過調整電流檢測電阻 RSNS，或用模擬電壓驅動 IC 的某個調光功能引腳來完成?，F(xiàn)今僅有很少數(shù)的應用只需要開和關的簡單功能，絕大多數(shù)都需要從 0～ 100%去微調亮度。 基于單片機的 PWM 調光 2 1 單片機應用技術簡介 單片機內部構成 單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成。 單片機的工作原理 單片微型計算機，簡稱單片機，是微型計算機的一個分支。因主要用于工業(yè)測控領域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器。用超大規(guī)模集成技術把 CPU 集成在一塊芯片上，稱為微處理器。目前，單片機在工業(yè)測控領域中已占重要地位。 單片機自 動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。存儲器由許多存儲單元（最 小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，基于單片機的 PWM 調光 3 就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 基于單片機的 PWM 調光 4 2 PWM 調光原理簡介 PWM 調光技術原理 脈沖寬度調節(jié) 我們知道用一個按鍵開關來控制放光二極管的亮滅，能很明顯看到它亮、暗的變化。故而，我們控制這個頻率的高低，就能達到調光的目的，這種調光技術利用的是數(shù)字脈沖來實現(xiàn)的，是一種有效，精準，快速的調光手段。但是如果利用單片機輸出高頻脈沖就能達到同樣的效果。應用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實現(xiàn)改變輸出電流，從而調節(jié)白光 LED 的亮度。這個周期很短或說頻率很高，至少要高過人眼感光的反應速度。在微小的時間片里，燈要么是全開、要么是全關，沒有半開的中間狀態(tài)。 PWM Dimming (脈寬調制 )調光方式 —— 這是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復開關白光 LED 驅動器的調光技術。 PWM 調光的優(yōu)點在于能夠提供高質量的白光，以及 應用簡單，效率高！例如在手機的系統(tǒng)中，利用一個專用 PWM接口可以簡單的產生任意占空比的脈沖信號，該信號通過一個電阻，連接到驅動器的 EN 接口。 采樣控制理論中有一個重要結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上 時，其效果基本相同。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。知道進入 20 世紀 80 年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)及其迅速發(fā)展， PWM控制技術才真正得到應用。到目前為止，已出現(xiàn)了多種 PWM 控制技術。對于 一般電機控制，采用第一種方法在控制電壓變化時濾波的實現(xiàn)存在較大的困難，這主要是因為濾波頻率較低、濾波精度要求高和濾波電路的參數(shù)不易調整。 PWM 對于 LED 調光的優(yōu)勢 LED 調光目前有兩種思路：一是線性調節(jié) LED電流（即模擬調光），二是使用開關電路以相對于人眼識別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值（數(shù)字調光）。 模擬調光通?？梢院芎唵蔚膩韺崿F(xiàn)。對于單色 LED 來說，其主波長會改變。用 PWM調光則保證了 LED發(fā)出設計者需要的顏色。用線性調節(jié)的模擬調光會降低輸出電流的精度。 從節(jié)能來說，沒有可比性。如果要犧牲這個前提來考慮節(jié)能的話，需要實測數(shù)據(jù)。 LED 生產商在他們的產品電氣特性表中特 別制定了一個驅動電流，這樣就能保證只以這些特定驅動電流來產生的光波長或 PWM 調光保證了 LED 發(fā)出設計者需要的顏色，而光的強度另當別論。 從驅動 IC 的前景來看，模擬調光面臨著一個嚴峻的挑戰(zhàn)，這就是輸出電流基于單片機的 PWM 調光 6 精度。電流辨別電壓（ VSNS）通過折衷低能耗損失和高信噪比來選定。要在一個閉環(huán)系統(tǒng)中降低輸出電流就必須降低 VSNS.這樣就會反過來 降低輸出電流的精度，最終，輸出電流無法指定、控制或保證。 但是， PWM 調光有其劣勢。這個噪聲是如何產生？通常白光 LED 驅動器都屬于開關電源器件（ buck、boost 、 charge pump 等），其開關頻率都在 1MHz 左右，因此在驅動器的典型應用中是不會產生人耳聽得見的噪聲。所以設計時要避免使用 20kHz 以下低頻段。原因歸結如下： (1)可控硅的維持電流問題。 (2)阻抗匹配問題。 (3)沖擊電流問題。 (4)導通角較小時 LED 會出 現(xiàn)閃爍。 基于單片機的 PWM 調光 7 LED 光源的特性 模擬調光通常可以很簡單的來實現(xiàn)。模擬調光不會引入潛在的電磁兼容 /電磁干擾（ EMC/EMI）頻率。 對于單色 LED來說，其主波長會改變。對于人眼來說，很難察覺到紅、綠或藍 LED 中幾納米波長的變化，特別是在光強也在變化的時候。 大多數(shù) LED 包含一個發(fā)射藍光譜光子的區(qū)域，它透過一個磷面提供一個寬幅可見光。高電流的時候， LED 藍光占主導，光呈現(xiàn)藍色，從而達到了一個高 LED 的時候，相鄰 LED的 CCT 的不同會很明顯也是不希望發(fā)生的。當我們使用一個以上的光源的時候， LED中任何的差異都 會被察覺到。自鎖開關作為電源開關，實現(xiàn)為整個電路上電，斷電的功能。余下兩個按鍵開關作為調節(jié)亮度使用， 即為增大亮度，減小亮度，長按則實現(xiàn)連續(xù)調節(jié)，實現(xiàn)無級調光。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得STC89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。空 閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。 GND：接地。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 基于單片機的 PWM 調光 10 P2口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻 拉高，且作為輸入。這是由于內部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。作為輸入，由于 外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 光源模塊 本調光實物采用八只高亮度 LED 發(fā)光二極管作為光源模塊，每只 LED正極分別接一個 330Ω的電阻作為限流電阻 ,引出的八個引腳集結為一個公共端作為電路的 +5V 端，而每只 LED 的負極分別接 STC89C52 單片機 P1口的八個引腳，即為該電路的光源模塊。 將 這兩根電源線分別于與自鎖開關的兩組自鎖線路每一端相連，每