LED調(diào)光電路的設(shè)計

1、題目： LED調(diào)光電路的設(shè)計 目 錄1選題背景2 1.1解決問題2 1.2技術(shù)要求22 方案論證22.1 可用方案列舉22.2 可行性分析32.3總體方案論述 3過程論述 4 3.1.主控電路的設(shè)計4 3.1.1最小系統(tǒng)電路4 3.2硬件電路設(shè)計 3.2.1自動循環(huán)電路設(shè)計 3.2.2手動循環(huán)電路設(shè)計 3.2.3 光控照明電路5 3.3 軟件程序設(shè)計4電路原理圖85元器件清單96 調(diào)試過程及測試數(shù)據(jù)（或者仿真結(jié)果）96.1 通電前檢查107設(shè)計體會10參考文獻121選題背景1.1解決問題目前LED調(diào)光電路在市場上已經(jīng)是一個很成熟的技術(shù)，從學(xué)生生活中的LED照明手電到大型LED照明燈，都涉及到了

2、LED調(diào)光電路，他們或者簡單或者復(fù)雜。今天我們做的設(shè)計目的是用作簡單的思路實現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié)，通過改變限流電阻的單片機控制選用，來選擇實現(xiàn)LED的亮度調(diào)節(jié)。原理的簡單易于實現(xiàn)與修正，本設(shè)計的關(guān)鍵在于利用單片機實現(xiàn)LED的自動調(diào)光，實現(xiàn)選用不同的程序，控制LED限流電阻的選用。1.2 技術(shù)要求（1）設(shè)計并制作一種可手動和自動循環(huán)的led調(diào)光電路；（2）自動調(diào)光時可使等在熄滅、微亮、較量及最亮四種狀態(tài)中不斷循環(huán)；（3）要求燈光的循環(huán)速度可以進行調(diào)節(jié)（循環(huán)時間分別為為2s、4s、6s、8s、10s、12s）；2 方案論證2.1 可用方案列舉 完成此功能LED亮度調(diào)節(jié)可行方案有2種：第一種使用三極管

3、搭建，用四個LED組成，通過控制其集電極電流強度來實現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié)。第二種是利用D/A轉(zhuǎn)換器通過單片機調(diào)節(jié)其數(shù)字量的輸出，從而改變其輸出電流大小來控制LED亮度的調(diào)節(jié)；2.2可行性分析分析上面兩種方案，其總體差別是第一種是用四個LED燈來實現(xiàn)，而第二種是在一個LED燈上實現(xiàn)調(diào)節(jié)，從吃成本上考慮第一種的成本價比較低，而第二種由于要用到D/a轉(zhuǎn)換器必要用運放，所以成本比較高，并且集成度比較低，但還是其更適合現(xiàn)代人們運用LED燈的要求。由以上分析和自己試驗驗證，最后選擇了第一種方案；2.3總體方案論述用單片機作為自動調(diào)光驅(qū)動電路的主體，通過調(diào)節(jié)P2口的輸出來點燃不同順序的燈而LED的限流作用是利

4、用三極管的放大特性來實現(xiàn)的，從而實現(xiàn)自動調(diào)光；在此題中，我將手動調(diào)光設(shè)計為更為人性化的光控照明電路，可以通過外界光的強度來調(diào)節(jié)LED燈的亮度。主控部分自動調(diào)光選擇開關(guān)光控照明部分Led燈自動，手動轉(zhuǎn)換器3過程論述3.1.主控電路的設(shè)計 3.1.1最小系統(tǒng)電路設(shè)計STC89C52 單片機介紹：單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。 盡管他的大部分功能 集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、 內(nèi)存、 內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)， 目前大部分還會具有外存。 同時集成諸如通訊接口、 定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖 像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)

5、雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機也被稱為微控制器（Microcontroler） ，是因為它最早被用在工業(yè)控制 領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通 過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成 進復(fù)雜的而對提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL 的 Z80 是最早按照這種思 想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。 早期的單片機都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡 單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單 片機系

6、統(tǒng)。STC89C52 具體介紹如下： 主電源引腳（2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接5V 電源 GND(Pin20)：接地線 外接晶振引腳（2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 控制引腳（4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機 復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀 指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 可編程輸入

7、/輸出引腳（32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、P1、P2、P3 口，每個口有 8 位（8 根引腳），共 32 根。 PO 口（Pin39Pin32）：8 位雙向 I/O 口線，名稱為 P0.0P0.7 P1 口（Pin1Pin8）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P1.0P1.7 P2 口（Pin21Pin28）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 P3.0P3.7 STC89C52 主要功能如下 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可

8、反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 3 個 16 位可編程定時/計數(shù)器中斷 2 個串行中斷 2 個外部中斷源 2 個讀寫中斷口線 低功耗空閑和掉電模式 256x8bit 內(nèi)部 RAM 時鐘頻率 0-24MHz 可編程 UART 串行通道 共 6 個中斷源 3 級加密位 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能STC89C52的引腳圖時鐘電路STC89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方 式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如上圖所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接 定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激

9、振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成 的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 1.212MHz 之間選擇，電容值在 5 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。 外部方式的時鐘電路如圖所示，RXD 接地，TXD 接外部振蕩器。 對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2， 供單片機使用。 示，RXD 接地，TXD 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求 保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩 頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1

10、 和 P2，供單片機使用。 RXD 接地，TXD 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證 脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率 兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。復(fù)位及復(fù)位電路 （1）復(fù)位操作 復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單 片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程 序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新 啟動。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如下所示。一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄

11、存器 PC ACC PSW SP DPTR P0-P3 IP IE TMOD 復(fù)位狀態(tài) 0000H 00H 00H 07H 0000H FFH XXB 0XB 00H寄存器 TCON TL0 TH0 TL1 TH1 SCON SBUF PCON 復(fù)位狀態(tài) 00H 00H 00H 00H 00H 00H 不定 0XXX0000B （2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持 續(xù) 24 個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位 信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us 才能完成復(fù)位操作。3.2硬件系統(tǒng)設(shè)計 3.2.1 自動循環(huán)電路設(shè)

12、計3.2.2手動循環(huán)電路設(shè)計 手動循環(huán)電路設(shè)計有兩種方案 第一種是可以通過調(diào)節(jié)電位器，改變電阻阻值，從而改變電路電流，進而改變LED的發(fā)光強度，達到預(yù)期效果。但這種調(diào)劑方法比較老一點，不能用于實際應(yīng)用中，于是有了后面設(shè)計的光控照明電路的設(shè)計，第二種方法就是在自動循環(huán)電路的硬件設(shè)計的前提下，利用外部中斷來實現(xiàn)手動調(diào)節(jié)。3.2.3光控照明電路的設(shè)計 光控照明電路的原理與三極管搭建的驅(qū)動LED電路的原理一樣，在此不與前面重復(fù)敘述。 3.3 軟件程序設(shè)計#includebit iterFlag;int DelayTime1void main(void)char DiodeOnTime6 = 2,4,6

13、,8,10,12;char i,j;char PortSelect; initTime0(); while(1)for(i = 0;i 6;+i) PortSelect = 0x01; for(j = 0;j 4;+j) OutputPort = PortSelect;delay(DiodeOnTimei);PortSelect = 1; void time() interrupt 1TL0 = (65536 - 50000)%256;TH0 = (65536 - 50000)/256;if(! -DiodeDelayTime)iterFlag = 0 void delay(int delay

14、time)delaytime *= 1000 /50;DelayTime 1=delaytime;Flag = 1while(Flag); void initTime0(void)IE = 0x82; TL0 = (65536 - 50000)%256;TH0 = (65536 - 50000)/256;TR0 = 1;4電路原理圖 見附錄5器件清單元件名稱型號個數(shù)電阻10k, 15k6 ,2陶瓷電容22pf2電解電容10nf2單片機STC89C521雙擲開關(guān)SW-ROT1電位器RV1 15k1發(fā)光二極管2晶振12MHZ1按鈕開關(guān)16 過程及測試數(shù)據(jù)（或者仿真結(jié)果）因為是數(shù)字電路設(shè)計，每一塊都

15、要相互協(xié)作才能順利工作，所以這個實驗中采用了“整體設(shè)計、分塊焊接、分塊測試”的思想。仿真。使用Proteus軟件進行了仿真，確定了主要設(shè)計思想的正確性，同時也決定了使用的元器件類型。布線。在確定了電路的設(shè)計后，使用了protel布線工具。決定了需要使用的萬用板的大小尺寸，并且設(shè)計了元器件的布局。6.1 通電前檢查 在各個模塊焊接完成后，采用了逐級增加工作模塊的形式來排除錯誤的產(chǎn)生。并且在連接后通電前檢查了線路的接線情況杜絕了短路跳線混亂的情況。而且在完成了整個電路后進行了線路的重新布局和連接以提高線路工作的穩(wěn)定性和方便了使用。7設(shè)計體會 一個月的課程設(shè)計終于在我和搭檔的努力下成功的告一段落了，

16、回想整個過程中的點點滴滴，每一步每一個過程都讓我感受頗多，領(lǐng)悟也甚多，以下便是我對這次課設(shè)的些許總結(jié)與體會。 記得剛拿到課設(shè)題目時，面對五道題目的在大腦里的互相“自薦”，我真不知道該選那個。有點茫然，不知道該從哪里開始，當(dāng)看到LED調(diào)光電路設(shè)計時，突然有親近的感覺。經(jīng)過和搭檔的討論及課題上的提示，慢慢的有了頭緒，但到具體問題時，又無從下手。如在原理圖的設(shè)計上，由于只知道器件的引腳功能，而不知其實際應(yīng)用及驅(qū)動方式從而使我們有一段時間里沒了思路，經(jīng)過長時間的查找與分析以及學(xué)長的點撥，我們弄清了各個器件的功能，最終在電路圖的設(shè)計上有了一個具體的輪廓和思路。然而問題總是層出不窮的，比如在接下來的買器件，焊接電路板過程中，又有了新的疑惑，新的問題，但每一次都會在經(jīng)過我們的思考及討論后迎刃而解。就這樣我們在困惑與興奮中慢慢的將其完善。 然而對于我們這個需燒入程序的課題而言，最終的調(diào)試便顯得至關(guān)重要，當(dāng)然出現(xiàn)的問題也就更加的困難。特別是在電路仿真時，由于不知如何燒入程序而不能將仿真進行下去，當(dāng)時很讓我們頭疼，后來得到老師的指導(dǎo)，最終將程序輸入進去，仿真成功，那一刻真的感到好有成就，好開心。當(dāng)然在激動之余也有些觸動。 想想這一路跌跌撞撞完成的課設(shè)，有很多人需要感謝。首先我得感謝我們自己的團隊，感謝在整個過程中大家之間的互相