【正文】 標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計 11 不管是哪家 LED廠家生產(chǎn)的大家的亮度都差不多的 ,只是生產(chǎn)工藝不一樣 ,使用壽命略有不同 ,因為大家用的都是那幾家國外的 LED芯片 .如果是 5MM的 LED180度角的白光的發(fā)光強度只有幾百 MCD,如果是 15度角的光強就要去到一萬多兩萬 MCD的了 ,光強相 差好幾十倍了 ,如果是用于照明用的 ,在戶外最好是用大功率的 LED了 ,亮度就更高了 ,單個功率有 1W,3W,5W,還有的是用多個大功率組合成一個大功率的 LED 圖 AT89C51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 ？？？？？ 發(fā)光原理： LED（ Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能。 LED 的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附著 LED 燈株在一個支架上，是負(fù)極，另一端連接電源的正極，整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一 部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“ PN 結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成 PN 結(jié)材料決定的。 光電元件介紹 光電器件是將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種傳感器件 , 它是構(gòu)成光電式傳感器最主要的部件。 光電器件響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便 , 而且有較高的可靠性 , 因此在自動檢測、計 算機和控制系統(tǒng)中 , 應(yīng)用非常廣泛。 12 基于 51 單片機航標(biāo)燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 在光線作用下 , 物體的電導(dǎo)性能改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng) , 如光敏電阻等就屬于這類光電器件。在光線作用下 , 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng) , 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件 。 在光線作用下 , 能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng) , 如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。在光線作用下 , 能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng) , 即阻擋層光電效應(yīng) , 如光電池、 光敏晶體管等就屬于這類光電器件。 本次設(shè)計所選的光電元件為硫化鎘光敏電阻，以光敏電阻為核心構(gòu)成一光控開關(guān)電路。 1．光敏電阻的結(jié)構(gòu)與工作原理光敏電阻又稱光導(dǎo)管 , 它幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的光電器件。 光敏電阻沒有極性 , 純粹是一個電阻器件 , 使用時既可加直流電壓 , 也可以加交流電壓。無光照時 , 光敏電阻值（暗電阻）很大 , 電路中電流（暗電流）很小。 當(dāng)光敏電阻受到一定波長范圍的光照時 , 它的阻值（亮電阻）急劇減少 , 電路中電流迅速增大。 一般希望暗電阻越大越好 , 亮電阻越小越好 ,此時光敏電阻的靈敏度高。 實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐 級 , 亮電阻在幾千歐以下。如右圖所示為光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)。它是涂于玻璃底板上的一薄層半導(dǎo)體物質(zhì) , 半導(dǎo)體的兩端裝有金屬電極 , 金屬電極與引出線端相連接 , 光敏電阻就通過引出線端接入電路。 為了防止周圍介質(zhì)的影響 , 在半導(dǎo)體光敏層上覆蓋了一層漆膜 , 漆膜的成分應(yīng)使它在光敏層最敏感的波長范圍內(nèi)透射率最大 。 第三章 航標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計 13 (1)暗電阻光敏電阻在不受光時的阻值稱為暗電阻 , 此時流過的電流稱為暗電流。 (2)亮電阻光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻 , 此時流過的電流稱為亮電流。 (3)光電流亮電流與暗電流之差稱為光電流。 (1)伏安特性在一定照度下 , 流過光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱為光敏電阻的伏安特性。圖 為硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線。 由圖可見 , 光敏硫化鎘光敏電阻的伏安特性曲線 。 圖 說明電阻在一定的電壓范圍內(nèi) , 其 IU曲線為直線，說明其阻值與入射光量有關(guān) , 而與電壓、電流無關(guān) （ 2） 光譜特性光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關(guān)系稱為光譜特性 , 亦稱為光譜響應(yīng)。 如下 圖 所示 為幾種不同材料光敏電阻的光譜特性。 對應(yīng)于不同波長 , 光敏電阻的靈敏度是不同的。從圖中可見硫化鎘光敏電阻的光譜響應(yīng)的峰值在可見光區(qū)域 , 常被用作光 量 測量（照度計）的探頭。而硫化鉛光敏電阻響應(yīng)于 近紅外和中紅外區(qū) , 常用做火焰探測器的探頭 。 14 基于 51 單片機航標(biāo)燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 圖 曲線 硬件設(shè)計原理圖 圖 硬件設(shè)計原理圖 在本設(shè)計中，單片機 STC89C52工作在最小模式下，負(fù)責(zé)對光敏電阻輸入的數(shù)據(jù)進(jìn) 第三章 航標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計 15 行判斷和處理，控制 LED發(fā)光二極管按要求亮滅；以硫化鎘光敏電阻為核心的光敏傳感器構(gòu)成的光控開關(guān)，識別白天和黑夜，使單片機對 LED發(fā)光二極管進(jìn)行不同的控制，通過 5V穩(wěn)壓源提供單片機以及外圍電路要正常工作的電源。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 17 第四章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計 程序流程圖 上電初始化后， LED 熄滅，讀光敏電阻輸入值判斷外界環(huán)境光亮，如果暗，則控制 LED 按規(guī)律閃爍，如果外界亮，則控制 LED 保持熄滅狀態(tài) 。 源程序 include //包含一個 51 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核的頭文件 sbit K1=P2^0。 //定義 IO口 sbit L1=P0^0。 //定義 為光敏電阻輸入端，定義 為控制 LED 輸出端。 void main(void) //主函數(shù) { K1=1 。 18 基于 51 單片機航標(biāo)燈控制器的設(shè)計與實現(xiàn) L1=1。 //賦初值 //初始化， LED熄滅。 while(1) //死循環(huán) { if(K1==0) //如果 K1 值為 0 { int n=0。 //定義變量 n，用于空循環(huán)延時使用。 L1=0。 //燈亮 for(n=0。n30000。n++)。 //空循環(huán)延時 L1=1。 //燈滅 for(n=0。n30000。n++)。 //空循環(huán)延時 L1=0。 //燈亮 for(n=0。n30000。n++)。 //空循環(huán)延時 L1=1。 //燈滅 for(n=0。n30000。n++)。 //空循環(huán)延時 for(n=0。n30000。n++)。 //空循環(huán)延時 } else //K1 不為 0 { L1=1。 //燈滅 } } } 第五章 航標(biāo)燈控制器的模擬調(diào)試 19 第五 章 航標(biāo)燈控制器的模擬調(diào)試 硬件調(diào)試 調(diào)試環(huán)境 C51 單片機開發(fā)板，集成有 STC89C52 單片機最小系統(tǒng)， I/O 全部引出，方便連接測試。 斷電調(diào)試 為了安全，首先進(jìn)行斷電調(diào)試，用萬用表檢測系統(tǒng)是否有短路現(xiàn)象，再檢查原理是否正確。經(jīng)檢測，原理正確也沒有短路現(xiàn)象 。 通電調(diào)試 打開電源，下載程序，看是否正常 。 軟件調(diào)試 在 Keil 上寫好源程序，編譯生成 hex 文件。用 STCISP 下載生成的 HEX。 硬件調(diào)試過程 將系統(tǒng)元件焊接好，用萬用表檢測是否有短路等不良現(xiàn)象。檢測無誤后上電，先不遮擋 光敏電阻，使得光敏電阻有光能照射到。此時觀察 LED 發(fā)光二極管一直熄滅。用手或其他物體遮擋光敏電阻，此時觀察 LED 發(fā)光二極管按規(guī)律閃爍。說明系統(tǒng)正常工作，功能實現(xiàn) 。 第六章 結(jié)束語 21 第六章 結(jié)束語 微機接口技術(shù)是一門應(yīng)用性、綜合性、實踐性都較強的課程，通過本次課程設(shè)計過程，我基木熟悉和掌握了微機系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計的方法、設(shè)計步驟，是一次微機開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練 。通過本次課程設(shè)計使我熟練掌握了微機系統(tǒng)與接口擴展電路的設(shè)計方法，并熟練應(yīng)用 8086 匯編語言編寫應(yīng)用程序和實際設(shè)計中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機系統(tǒng)的 硬軟件開發(fā)工具的使用方法 . 這次的課程設(shè)計對我來說，是一次非常重要的鍛煉，通過這次設(shè)計，我對所學(xué)的知識有了更深刻的了解和掌握，使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。有了這次的設(shè)計經(jīng)驗，相信在以后的學(xué)習(xí)設(shè)計實踐過程中，我可以做到更好。 回顧此次課程設(shè)計的過程，可以用“累并收獲著”來概括。通過本次設(shè)計，