可控白光LED燈光設(shè)計(jì)

1、可控白光LED燈光設(shè)計(jì)摘 要LED燈就指以發(fā)光二極管為光源的燈，LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，可以將電能直接轉(zhuǎn)化為光能。隨著人工智能，手機(jī)應(yīng)用，多種媒體發(fā)布平臺(tái)以及職業(yè)要求的迅猛發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快，對(duì)信息的即時(shí)性和整合度等的要求使得人們的用眼負(fù)擔(dān)不斷加重。長時(shí)間使用手機(jī)、電腦等顯示設(shè)備使得人們對(duì)顯示亮度、分辨率、頻閃等參數(shù)更加關(guān)注，因此顯示設(shè)備的健康和節(jié)能環(huán)保十分重要。據(jù)研究報(bào)道，LED柔和的燈光能夠有效減少近視的概率。本設(shè)計(jì)是以STC89C52RC單片機(jī)為控制核心的可調(diào)節(jié)光亮的LED燈組,能夠切換自動(dòng)手動(dòng)調(diào)光模式，利用ADC0832芯片進(jìn)行對(duì)光敏信號(hào)的采集，并利用PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)16個(gè)

2、LED燈進(jìn)行調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞：LED燈光;亮度；PWM控制；自動(dòng)調(diào)節(jié)AbstractLED light refers to the light source as the light source, LED is a solid-state semiconductor devices, can be directly converted into electricity energy. With the development of artificial intelligence, mobile phone applications, a variety of media publishing p

3、latform and the rapid development of occupation requirements, accelerate the pace of life, information on the immediacy and integration of the requirements of making people with eye burden has been aggravated. The use of mobile phones, computers and other display devices makes people more concerned

4、about the display brightness, resolution, flicker and other parameters, so it is very important to display the health and energy saving and environmental protection equipment. According to the study, LED soft light can effectively reduce the probability of myopia.This design is based on the STC89C52

5、RC microcontroller as the core of the control of the bright LED light group. Can switch automatic manual dimming mode, with ADC0832 chip for the acquisition of photosensitive signals, and the use of PWM dimming technology to adjust the 16 LED lights.Key word：LED light; brightness; PWM control; autom

6、atic adjustment目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc481937272 摘 要IHYPERLINK l _Toc481937273 AbstractIIHYPERLINK l _Toc481937274 前言1HYPERLINK l _Toc481937275 1 緒論2HYPERLINK l _Toc481937276 1.1課題研究背景2HYPERLINK l _Toc481937277 1.2 系統(tǒng)方案的提出2HYPERLINK l _Toc481937278 1.2.1 方案簡述2HYPERLINK l _Toc481937279 2 系

7、統(tǒng)方案的選擇3HYPERLINK l _Toc481937280 2.1 設(shè)計(jì)要求3HYPERLINK l _Toc481937281 2.2 控制芯片的選擇3HYPERLINK l _Toc481937282 2.2.1 STC89C52RC4HYPERLINK l _Toc481937283 2.3 照明模塊的選擇4HYPERLINK l _Toc481937284 2.3.1 三極管驅(qū)動(dòng)4HYPERLINK l _Toc481937285 2.3.2 PWM芯片控制4HYPERLINK l _Toc481937286 3 硬件設(shè)計(jì)5HYPERLINK l _Toc481937287 3.

8、1 單片機(jī)STC89C52芯片簡介5HYPERLINK l _Toc481937288 3.2 LED驅(qū)動(dòng)電路9HYPERLINK l _Toc481937289 3.3 按鍵控制電路11HYPERLINK l _Toc481937290 3.4自動(dòng)控制電路12HYPERLINK l _Toc481937291 3.4.1 光敏電路12HYPERLINK l _Toc481937292 3.4.2 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片12HYPERLINK l _Toc481937293 4 軟件設(shè)計(jì)13HYPERLINK l _Toc481937294 4.1程序流程圖13HYPERLINK l _T

9、oc481937307 4.2 主要程序編寫15HYPERLINK l _Toc481937308 5 調(diào)試17HYPERLINK l _Toc481937309 5.1 元器件選擇與焊接17HYPERLINK l _Toc481937310 5.2 硬件調(diào)試18HYPERLINK l _Toc481937311 5.3 軟件調(diào)試18HYPERLINK l _Toc481937312 6 總結(jié)18HYPERLINK l _Toc481937313 附錄21HYPERLINK l _Toc481937314 謝辭30前言LED照明設(shè)備，是被公認(rèn)的第三代照明設(shè)備，具有許多前代產(chǎn)品所不具備的優(yōu)點(diǎn)。在

10、其被發(fā)明出來后，市面上出現(xiàn)了各種各樣的LED燈的衍生品，功能能夠涵蓋大部分的傳統(tǒng)用途，并以其多方位的優(yōu)勢大有取代其他種類的照明設(shè)備。照明是電力能源用途最基本的一項(xiàng)，各家各戶使用電力使用最頻繁的功能也是照明，每年全國照明使用的電力能源數(shù)字不斷增長，因?yàn)槿藗儗?duì)電力能源的使用長期的不重視造成巨大的能源浪費(fèi)，尤其是我國一些生態(tài)資源已經(jīng)進(jìn)入了短缺的狀態(tài)。如何更好地節(jié)省電能？如何能夠更好的節(jié)約資源？所以科學(xué)家將發(fā)展方向放到了這種新型照明材料。所以這種新型照明設(shè)備的推廣使用對(duì)我國的能源節(jié)約具有非常重要的意義。本文介紹了通過ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將光敏電阻采集到的電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)與預(yù)設(shè)值比較，將結(jié)果傳

11、輸至STC89C52利用PWM技術(shù)對(duì)LED燈組進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，同時(shí)也可以切換至手動(dòng)調(diào)光模式。這種設(shè)計(jì)可以應(yīng)用至智能臺(tái)燈、路燈、專業(yè)燈具和對(duì)亮度級(jí)別有要求的燈具，使得使用更加方便、智能。1 緒論1.1課題研究背景 燈光是人們生產(chǎn)生活中不可或缺的一部分，但是卻總是被大多數(shù)人忽視，由于長期缺乏節(jié)能環(huán)保意識(shí)而造成大量的電能浪費(fèi)。LED燈的出現(xiàn)有望解決這個(gè)問題，LED從被發(fā)明出來就一直備受關(guān)注，最早應(yīng)用于照明，而現(xiàn)在則應(yīng)用于各種領(lǐng)域，可見其跨領(lǐng)域的優(yōu)勢性。如果用熒光燈等普通燈泡與LED燈進(jìn)行比較，那么大部分的普通燈泡的劣勢將一覽無余：大多數(shù)控制方式使用手動(dòng)開關(guān)；不能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、持續(xù)時(shí)間；費(fèi)電且燈光

12、的效果差，智能的因素太少。根據(jù)2013年的數(shù)據(jù)顯示，我國照明耗電量已經(jīng)超過了年發(fā)電總量的百分之十三，這個(gè)數(shù)字還在不斷增長，通過使用更節(jié)能環(huán)保的新型照明設(shè)備，來減少照明耗電量迫在眉睫?！鞍l(fā)光二極管”就等于“LED”，主要功能是輸入電能輸出光能，LED燈指的是用LED制成的燈泡，LED燈相較于其他市面上普通的燈，具有體積比普通的燈更小且亮度比一般更高、使用時(shí)更安全耐用、節(jié)能環(huán)保方面參數(shù)更優(yōu)異等優(yōu)勢。從事與LED相關(guān)事業(yè)的人數(shù)不少，更多的相關(guān)產(chǎn)品正在研發(fā)中，我相信被社會(huì)各界所看好的LED市場及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，在未來幾年內(nèi)會(huì)有更高的增長，在我國的影響力也會(huì)不斷擴(kuò)大，目前LED燈及其衍生品正在逐步取代市面上其

13、他種類的照明產(chǎn)品。1.2 系統(tǒng)方案的提出 希望能夠設(shè)計(jì)出可以手動(dòng)，自動(dòng)控制的白光LED燈組；在萬用板上進(jìn)行原件排布，將萬用板分為六個(gè)部分：光敏電阻檢測模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片模塊，單片機(jī)控制模塊，電源模塊，按鍵模塊和LED燈組模塊；燈組由16個(gè)小LED燈組成，電源電壓設(shè)置為5V，設(shè)置四個(gè)鍵位，1.自動(dòng)/手動(dòng)切換，2.復(fù)位，3.亮度加，4.亮度減。手動(dòng)調(diào)光模式時(shí)，通過按鍵進(jìn)行亮度的手動(dòng)加減。自動(dòng)調(diào)光模式下，感應(yīng)光亮強(qiáng)度變化的任務(wù)由光敏電阻來完成，將電阻值傳輸至ADC0832進(jìn)行下一步工作，通過STC89C52RC進(jìn)行控制，此時(shí)LED燈組增加和降低亮度，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制時(shí)的亮度調(diào)節(jié)。1.2.1

14、方案簡述 以STC89C52作為主控芯片利用PWM調(diào)光的LED燈組，系統(tǒng)設(shè)置兩種控制模式：手動(dòng)調(diào)節(jié)模式和自動(dòng)調(diào)節(jié)模式。手動(dòng)控制時(shí)，通過輸出不同的PWM占空比對(duì)流過燈組的電流大小進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)7個(gè)檔位亮度的加減。自動(dòng)控制時(shí)，ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片持續(xù)的將光敏電阻上的電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳輸，通過數(shù)據(jù)對(duì)比來間接測量感應(yīng)到的光度，將獲取的當(dāng)前電壓值和預(yù)設(shè)的電壓值進(jìn)行數(shù)值對(duì)比，輸出不同的PWM占空比對(duì)電流進(jìn)行控制，當(dāng)前電壓值較小時(shí)則增加LED亮度，當(dāng)前電壓值較大時(shí)則降低LED亮度，對(duì)通過燈組的電流進(jìn)行控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燈組亮度的智能調(diào)節(jié)?？傮w框圖如下（圖1.1）:圖1.1 方案總體框圖2 系統(tǒng)方案的選擇2.

15、1 設(shè)計(jì)要求通過將要實(shí)現(xiàn)的整體功能，對(duì)方案設(shè)計(jì)提出一些要求：對(duì)用按鍵對(duì)白光LED燈組的亮度進(jìn)行加或者減控制可以用按鍵切換手動(dòng)，自動(dòng)控制自動(dòng)感應(yīng)外界光亮強(qiáng)度進(jìn)行LED亮度控制能夠進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位操作接上電源后，電源指示燈亮起軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將亮度檔位設(shè)置為多項(xiàng)檔位，且后期可以調(diào)整2.2 控制芯片的選擇 選擇嵌入式微處理器是因?yàn)椋?本產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來能夠進(jìn)行燈光亮度的自動(dòng)控制，主要應(yīng)用于燈光照明設(shè)備，目前指小型LED燈組，是其他功能后期研發(fā)的原型，產(chǎn)品節(jié)能且環(huán)保的優(yōu)勢突出，要求體積小，所以需要使用小型微處理器。 目前用來驅(qū)動(dòng)小型LED燈組，工作電壓要求低且低功耗的產(chǎn)品既節(jié)省能源又節(jié)約財(cái)物，還能增加系統(tǒng)的可靠性

16、?？紤]到使用的程序語言對(duì)簡潔豐富，簡單易學(xué)，適用范圍廣等要求，所以使用C語言進(jìn)行編程；軟件開發(fā)系統(tǒng)需要使用兼容單片機(jī)的C語言軟件，選擇Keil C51軟件因?yàn)槠涫褂梅奖?，簡單易用，能夠進(jìn)行仿真調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)，符合使用要求。芯片的市價(jià)和可獲得性是必須考慮的因素，性價(jià)比要高，最好價(jià)格低廉，所以選擇目前量產(chǎn)及使用廣泛的芯片，可供參考的資源將會(huì)比較多。綜上所述，選擇STC89C52RC單片機(jī)。2.2.1 STC89C52RC STC89C52RC的簡介：圖2.1 STC89C52RC簡介2.3 照明模塊的選擇 LED的功率：芯片的輸出功率必須滿足LED燈組驅(qū)動(dòng)功率的要求，才能夠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。連接LED燈的方法

17、既可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，如果LED燈串聯(lián)的越多，那么所需相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片就可以相應(yīng)設(shè)置的減少。 LED驅(qū)動(dòng)器的要求：選擇LED的驅(qū)動(dòng)方式 ，需要考慮LED電流大小、產(chǎn)品使用周期及可靠性及發(fā)熱功率管的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。2.3.1 三極管驅(qū)動(dòng) 先進(jìn)行三極管的導(dǎo)通，才能使其處于放大狀態(tài)；沒有正確的靜態(tài)工作點(diǎn)就沒有辦法進(jìn)行放大信號(hào)的工作，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)果為信號(hào)發(fā)生失真。當(dāng)三極管的接法處于共發(fā)射極時(shí)，將基極電壓、基極電流、集電極電流分別設(shè)為Ub，Ib和Ic，當(dāng)Ub出現(xiàn)一個(gè)幾乎觀察不到的變化時(shí)，Ib也會(huì)隨之有一小的變化，受Ib的控制，Ic會(huì)有一個(gè)很大的變化，Ib越大，Ic也越大。與之相反，如果Ib越小，則Ic也

18、越小，即Ib的變化能夠控制Ic的變化。但I(xiàn)c的變化比Ib的變化大得多，這個(gè)變化指的就是放大作用。利用三級(jí)管進(jìn)行放大主要因?yàn)橐韵聨讉€(gè)有點(diǎn)：成本低，設(shè)計(jì)簡單易控制等 。放大倍數(shù)=Ic/Ib的定義為Ic的變化量與Ib變化量的值之比，三極管的放大倍數(shù)通常在幾十倍至幾百倍之間。2.3.2 PWM芯片控制 對(duì)LED進(jìn)行光亮調(diào)節(jié)，是指通過調(diào)節(jié)LED中流過的正向電流來實(shí)現(xiàn)的。如果通過LED的電流降低，因?yàn)長ED燈的光亮強(qiáng)度受電流的影響，那么LED光強(qiáng)必然會(huì)降低，電流除了會(huì)導(dǎo)致LED光強(qiáng)發(fā)生變化，還可能會(huì)引起LED燈色度的變化。在日常生活中汽車周身使用的例如大燈、尾燈、剎車燈等燈光以及背光照明情況都不能有任何的

19、色彩漂移，會(huì)產(chǎn)生巨大的危害。應(yīng)用在這些方面時(shí)，因?yàn)槿搜勰軌蚋兄⑿×炼鹊淖兓幍闹車h(huán)境會(huì)有多種情況且存在不同的光線亮度變化，所以進(jìn)行寬范圍的調(diào)光是非常有必要的。LED亮度的控制由一個(gè)PWM信號(hào)施加，在不改變色度的情況下完成LED的調(diào)光。 PWM控制指的是進(jìn)行信號(hào)寬度的控制，脈沖寬度為脈沖信號(hào)保持高電平的時(shí)間。通過PWM信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)LED亮度的時(shí)候，脈沖信號(hào)的高電平持續(xù)的時(shí)間可以改變，即導(dǎo)通LED和斷開LED的時(shí)間會(huì)改變，但發(fā)射出信號(hào)的頻率是不會(huì)改變的；進(jìn)一步相當(dāng)于調(diào)節(jié)通過LED的平均電流，所以亮度才能夠產(chǎn)生變化。 3 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為主，加入電阻、電容和晶振等元

20、件，構(gòu)成了最小系統(tǒng)；將光敏檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，電源電路，按鍵電路和LED燈組電路依次排布，總體成為了本次設(shè)計(jì)的硬件部分；其中總電源采用5V供電，按鍵電路的按鍵設(shè)置為4個(gè)，16個(gè)LED燈采用共陰極接法組成LED燈組，模數(shù)轉(zhuǎn)換使用ADC0832，硬件設(shè)計(jì)總體框圖如下：圖3.1硬件設(shè)計(jì)總體框圖3.1 單片機(jī)STC89C52芯片簡介STC89C52芯片簡介：圖3.2 STC89C52芯片簡介STC89C52芯片引腳圖：圖3.3 STC89C52引腳圖表1 P3口第二用途引腳第二功能注釋P30RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P31TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端端P32/INT0外中斷請(qǐng)求0P33/INT1外中斷請(qǐng)求1

21、P34T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P35T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P36/WR外部RAM寫選通信號(hào)輸出P37/RD外部RAM讀選通信號(hào)輸出（一）STC89C52主要功能、性能參數(shù)如下：圖3.4 STC89C52主要功能、性能參數(shù)（二）STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)：由STC89C52單片機(jī)為核心，加入時(shí)鐘、復(fù)位等電路等這些部分構(gòu)成了最小系統(tǒng)。如果缺少了電源、時(shí)鐘等部分功能電路會(huì)使單片機(jī)無法運(yùn)行，如果想使用STC89C52單片機(jī)完成更復(fù)雜的功能，對(duì)最小系統(tǒng)進(jìn)行I/O口的功能擴(kuò)展就能夠?qū)崿F(xiàn)。因?yàn)槠瑑?nèi)集成有ROM/EPROM的緣故，使用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)既簡單又可靠。因

22、此，我們在使用STC89C52單片機(jī)時(shí)加上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以當(dāng)做最小應(yīng)用系統(tǒng)使用。具體見圖3.5原理框圖：圖3.5 最小系統(tǒng)示意圖(1) 時(shí)鐘電路選擇內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生STC89C52單片機(jī)所需的時(shí)鐘信號(hào)，內(nèi)部方式見下圖，由內(nèi)部的振蕩電路組成自激振蕩器，如果想在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，那么只需要在兩個(gè)引腳上外接晶振即可。晶振的振蕩頻率范圍在1.2MHz至12MHz之間選擇，典型值為6MHz和12MHz，晶振的取值與單片機(jī)執(zhí)行速度有關(guān)，所以選取12MHz。兩個(gè)電容值30pF的電容能夠幫助晶振快速起振。圖3.6 STC89C52內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路大多數(shù)的51單片機(jī)在復(fù)位引腳的高電

23、平脈沖最少持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)位狀態(tài)，緊接著單片機(jī)復(fù)位；如果該引腳始終接收到高電平脈沖，那么STC89C52將一直處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路的方法：上電自動(dòng)復(fù)位方式和按鍵手動(dòng)復(fù)位方式。直接對(duì)外部復(fù)位電路的電容進(jìn)行一次充放電操作，就可以實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位的操作。有些設(shè)計(jì)還需要按鍵手動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，本設(shè)計(jì)使用的均為手動(dòng)按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用復(fù)位引腳與電源電壓端接通進(jìn)行電平方式復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖3.7。時(shí)鐘頻率用11.0592MHZ時(shí)C取10uF,R選擇10k。圖3.7 STC89C52復(fù)位電路（三）STC89C52中斷技術(shù)概述如果單片機(jī)系統(tǒng)中出現(xiàn)了中斷信號(hào)，單片機(jī)需要及時(shí)響應(yīng)并快速處理

24、中斷請(qǐng)求，由內(nèi)部的中斷系統(tǒng)來完成中斷服務(wù)程序。接收到中斷信號(hào)后，進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判斷，優(yōu)先進(jìn)入到更高級(jí)別的中斷源處理中斷服務(wù)請(qǐng)求，處理完成之后再回到被終止的主程序繼續(xù)執(zhí)行下去，即上次的程序中斷點(diǎn)。圖3.7為整個(gè)中斷響應(yīng)和處理過程：圖3.8 中斷響應(yīng)和處理過程如果單片機(jī)系統(tǒng)中缺少了中斷系統(tǒng)，那么單片機(jī)將始終進(jìn)行查詢操作，查詢是否存在中斷服務(wù)請(qǐng)求，耽誤了許多本該進(jìn)行的程序執(zhí)行進(jìn)度。加入中斷技術(shù)后，就能夠取消單片機(jī)在進(jìn)行查詢中斷請(qǐng)求的等待現(xiàn)象，使得單片機(jī)工作效率提高，能夠順暢的執(zhí)行程序，節(jié)省了大量的運(yùn)行時(shí)間。3.2 LED驅(qū)動(dòng)電路三極管在單片機(jī)應(yīng)用電路中常用9012、9013、s8050、s8550等用作

25、開關(guān)使用。其中9012與8550為PNP型，二者可以通用。其中9013與8050為NPN型，二者可以通用。如何區(qū)別三極管的引腳呢？將三極管平口一端向著自己，則從左至右分別為e腳、b腳和c腳；連接電阻的是b腳，在原理圖中用箭頭標(biāo)記的一端為e腳，另一個(gè)為c腳。箭頭向里指為PNP(9012或8550)，箭頭向外指為NPN（9013或8050）。三極管的工作原理：以NPN的共發(fā)射極放大電路為例，詳情見下文。（1）電流放大使用NPN型硅三極管，當(dāng)Ub出現(xiàn)一個(gè)幾乎觀察不到的變化時(shí)，Ib也會(huì)隨之有一小的變化，受Ib的控制，Ic會(huì)有一個(gè)很大的變化，Ib越大，Ic也越大。與之相反，如果Ib越小，則Ic也越小，即

26、Ib的變化能夠控制Ic的變化。但I(xiàn)c的變化比Ib的變化大得多，這個(gè)變化指的就是放大作用。與之相反，如果Ib越小，則Ic也越小，即Ib的變化能夠控制Ic的變化。但I(xiàn)c的變化比Ib的變化大得多，這個(gè)變化指的就是放大作用。且變化滿足一定的比例關(guān)系：放大倍數(shù)=Ic/Ib的定義為Ic的變化量與Ib變化量的值之比，三極管的放大倍數(shù)通常在幾十倍至幾百倍之間。如果通過電阻R的電流是Ic且電阻R的值很大，根據(jù)電壓計(jì)算公式：U=I*R，電阻R上的電壓就會(huì)增大很多，從這個(gè)大電阻R上就能夠提取出來放大后的電壓信號(hào)。（2）偏置電路沒有偏置電路就無法進(jìn)行減小信號(hào)的放大，這樣一來輸出范圍信號(hào)的要求就無法滿足。如果E極事先有

27、一定的電流，輸入的Ib減小時(shí)，Ic就會(huì)減小。所以在實(shí)際的放大電路中使用三極管必須要加上合適的偏置電路。（3）開關(guān)作用受Ib影響的Ic是不能無限增大的，因?yàn)橛须娮?Rc限制著Ic。當(dāng)持續(xù)增大Ib，直到Ic不能繼續(xù)增大時(shí)，稱為進(jìn)入了飽和狀態(tài)。當(dāng)Ib=0時(shí)，三極管Ic=0，三極管截止，就相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)Ib很大，三極管飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合。主要工作在飽和與截止?fàn)顟B(tài)的三極管被稱為開關(guān)管。（4）工作狀態(tài)三極管處于飽和的工作狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，LED燈就會(huì)亮。所以在三極管未飽和之前的情況下，緩慢增加Ib，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加。LED的亮度受電流控制，LED燈的亮度通過控制電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。利用公式，

28、不同的占空比來控制I的大小。如圖3.9所示：圖3.9 三極管驅(qū)動(dòng)LED電路3.3 按鍵控制電路矩陣式鍵盤和獨(dú)立鍵盤可用于單片機(jī)的鍵盤控制電路；每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵，另一端接電源或者接地，這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定，稱為獨(dú)立鍵盤。而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，所以這里選擇了獨(dú)立式鍵盤接法。獨(dú)立式鍵盤的控制原理：圖3.10 獨(dú)立式鍵盤的控制原理鍵盤硬件電路如圖3.11所示：圖3.11 鍵盤控制電路圖3.4自動(dòng)控制電路本設(shè)計(jì)通過所處情況光強(qiáng)的變化引起光敏電阻阻值的變化，傳輸給ADC0832轉(zhuǎn)換芯片將得到的電阻上所加的電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)通過10千歐可調(diào)電阻進(jìn)行，最終

29、將信號(hào)傳給單片機(jī)STC89C52處理。3.4.1 光敏電路光敏電阻也叫光導(dǎo)管 (http:/view/4086858.htm t _blank)，它的制作材料處于特定波長照射的情況下，其阻值能夠迅速地減小。選擇具有入射光減弱時(shí)，電阻會(huì)減小，反之亦然特性的光敏電阻。光敏電阻器一般用于光的測量及轉(zhuǎn)化。檢測光的敏感度接近于0.4-0.76m，處于這些數(shù)值之間能夠引起它的阻值變化，且使用所處環(huán)境的自然光線做感光光源。圖3.12 光敏電阻器3.4.2 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是精度為8位的CMOS器件，可以理解為一個(gè)簡單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。ADC0832主要特性：圖3.13

30、ADC0832主要特性ADC0832轉(zhuǎn)換芯片的電壓設(shè)置成5V。光敏電阻的對(duì)地電壓從IN0口輸入， ADC0832將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后通過OUT1-7輸出，以便單片機(jī)進(jìn)一步處理。圖3.14 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4 軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程圖設(shè)計(jì)程序流程圖是為了對(duì)系統(tǒng)模式設(shè)置進(jìn)行一個(gè)梳理，從程序開始執(zhí)行至判斷各環(huán)節(jié)的循環(huán)執(zhí)行均表現(xiàn)在其中，能夠一目了然的理解整個(gè)程序設(shè)計(jì)，方便各模塊功能的編寫。圖4.1 程序流程圖如圖所示，通電后系統(tǒng)開始初始化，讀取ADC0832當(dāng)前的AD值,單片機(jī)判斷當(dāng)前工作模式，手動(dòng)模式或是自動(dòng)模式，進(jìn)行相關(guān)模式的操作；接下來判斷是否按下模式切換按鈕，沒有按下則返回繼續(xù)循環(huán)，按下按鍵就進(jìn)行切

31、換并結(jié)束。4.2 主要程序編寫1.定時(shí)器1用做單片機(jī)模擬PWM 調(diào)節(jié)：void Timer1() interrupt 3 /調(diào)用定時(shí)器1static uchar value_l;TH1=0xfe; /TL1=0x0c;/if(td_led=1)value_l+=1;if(value_l f_pwm_l) /高電平td_led=0;elsevalue_l+=1;if(value_l 100 - f_pwm_l)/低電平td_led=1;2.主函數(shù)：void Main()time_init(); /初始化定時(shí)器red = 0;f_pwm_l = 99;while(1)key();if(key_ca

32、n = 90)/關(guān)燈TR1 = 0; /滅td_led = 1;elseTR1 = 1;f_pwm_l = guangxian;guangxian = ad0832read(1,0); /采集光線guangxian = guangxian * 99 / 255;delay_1ms(1);3.按鍵處理程序：void key_with()if(key_can = 1)/設(shè)置鍵flag_moshi = flag_moshi;if(flag_moshi = 1)/手動(dòng)模式if(key_can = 2) /加dangwei +;if(dangwei = 7)dangwei = 7;if(key_can

33、= 3) /減if(dangwei != 0)dangwei -;led_dangwei(dangwei) ; /檔位5 調(diào)試5.1 元器件選擇與焊接本設(shè)計(jì)使用的元器件有：STC89C52單片機(jī)，ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，1個(gè)光敏電阻，5個(gè)2千歐姆電阻，2個(gè)30pF的電容,1個(gè)12MHz的晶振，1個(gè)9012三極管，16個(gè)發(fā)光二極管，4個(gè)獨(dú)立開關(guān)，1個(gè)電源插口和1個(gè)自鎖開關(guān)等。焊接的注意事項(xiàng)：發(fā)光二極管的長腳接正極，短腳接負(fù)極；獨(dú)立開關(guān)的接法為四個(gè)管腳兩對(duì)的斜對(duì)角相接；電源接口方向?yàn)檎龝r(shí)，左右兩腳接地，最后中間接電源；電容電阻的大小需要選取正確，芯片的管腳不能接錯(cuò)，元件的正負(fù)極也需要注意。進(jìn)行

34、焊接前的準(zhǔn)備：對(duì)元器件是否合格也需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，在萬能板上排布元件時(shí)將正極、負(fù)極方向排布一致；注意元件的極性，布局盡量做到簡潔方便走線，能夠避免多次返工；將所有地線連接至同一參考點(diǎn)，避免雜亂無章。5.2 硬件調(diào)試硬件調(diào)試能夠檢查硬件電路設(shè)計(jì)中存在的問題及故障，使用工具萬用表、示波器等基本測試儀器進(jìn)行檢測。硬件調(diào)試可以分為以下兩種：靜態(tài)方法與動(dòng)態(tài)方法。靜態(tài)調(diào)試適用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)沒有處于工作狀態(tài)時(shí)。1.將所有線路焊接完成后再進(jìn)行調(diào)試。2.根據(jù)原理圖檢查線路，再次檢查引腳；目測檢查正反面線路連接是否正確，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)虛焊或是短路的問題；判斷電路是不是存在斷點(diǎn)。3.通過萬用表檢查連接點(diǎn)，檢驗(yàn)電路中

35、是不是存在短路現(xiàn)象。4.檢查單片機(jī)與底座是否完全對(duì)齊，器件的管腳是不是焊接正確；通過給線板加電檢測是否有器件發(fā)熱的現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)發(fā)熱立刻斷電，排查問題后在進(jìn)行通電。5.3 軟件調(diào)試軟件調(diào)試能夠查出編程時(shí)出現(xiàn)的語法和邏輯上的錯(cuò)誤。使用keil軟件也可以進(jìn)行仿真，為了有效地減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤，需要進(jìn)行多次的軟件調(diào)試。6 總結(jié)硬件電路和軟件編程構(gòu)成了整個(gè)單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)；其中硬件電路由單片機(jī)控制電路、光敏檢測電路、三極管驅(qū)動(dòng)電路共同作用于LED燈組電路，電源進(jìn)行供電。由系統(tǒng)的主程序、光線采集的程序和輸出驅(qū)動(dòng)的程序構(gòu)成軟件設(shè)計(jì)部分。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要有以下體會(huì)：1、了解LED從被發(fā)明出來至今的

36、發(fā)展史、應(yīng)用領(lǐng)域；最初用做指示光源過去LED被發(fā)明出來主要是應(yīng)用于照明領(lǐng)域來替代現(xiàn)有的照明設(shè)備，而現(xiàn)今則是應(yīng)用至建筑物的外觀照明、高清無縫LED顯示設(shè)備、超遠(yuǎn)距離照明設(shè)備和景觀照明，具有廣闊的應(yīng)用前景；對(duì)我國照明用電使用量的現(xiàn)狀及新型LED照明設(shè)備的發(fā)展有了初步的了解，在我寫論文時(shí)幫助我理解目前的能源壓力，使我能夠珍惜來之不易的能源。2、自己設(shè)計(jì)并焊接了單片機(jī)系統(tǒng)，從原理設(shè)計(jì)、排布原件、進(jìn)行焊接傾注了很多心血；加深了對(duì)單片機(jī)這門課程的理解，對(duì)單片機(jī)的使用也更加得心應(yīng)手，能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。雖然本次任務(wù)不是太難實(shí)現(xiàn)，但涉獵面很廣，將單片機(jī)原理、數(shù)電、模電以及C語言等知識(shí)均使用到了，是對(duì)以

37、前學(xué)習(xí)知識(shí)的一種檢測。從前期功能設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)論證、系統(tǒng)模塊劃分、各種功能電路設(shè)計(jì)、C語言編程和焊接硬件等全部方面，是之前沒有經(jīng)歷過的，積累了整體設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。3、了解到了LED的原理和結(jié)構(gòu)，如何進(jìn)行驅(qū)動(dòng)LED燈組，明白了三極管的工作原理，利用三極管對(duì)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，接下來能夠?qū)舻牧炼冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，使用自動(dòng)模式更加節(jié)省電能。對(duì)電容、晶振、自鎖開關(guān)等多種使用元件能夠更加熟練，不需要使用時(shí)再去查詢相關(guān)信息，節(jié)省時(shí)間與工作步驟。4、了解了ADC0832的工作原理，通過ADC0832對(duì)外界的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換的實(shí)例，進(jìn)一步掌握了AD轉(zhuǎn)換原理以及相關(guān)芯片的應(yīng)用。5、熟悉了幾個(gè)與單片機(jī)及原理圖制作的有關(guān)應(yīng)用軟件的操作

38、使用；將大學(xué)課本上的書面知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際當(dāng)中，使用時(shí)更加得心應(yīng)手。6、在軟件設(shè)計(jì)中使用C語言編程這一部分，閱讀了大量的有關(guān)編程書籍，尤其在在C語言應(yīng)用技術(shù)開發(fā)方面，增強(qiáng)了自己的理解。7、增強(qiáng)了自己的自信心，培養(yǎng)了自己的動(dòng)手和獨(dú)立思維的能力，并且在遇到解決不了的問題時(shí)及時(shí)和老師同學(xué)溝通，協(xié)同溝通解決困難，鍛煉了人際交往和協(xié)調(diào)溝通能力；在設(shè)計(jì)中，因?yàn)橐恍┳约翰惶煜さ姆矫婧驼莆盏牟辉鷮?shí)的知識(shí)，而浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，是完成了之后才發(fā)現(xiàn)的，下一次進(jìn)行相關(guān)工作時(shí)能夠提前調(diào)整，避免誤區(qū)使得制作更加簡單，讓我明白了自身的知識(shí)還需要提高與擴(kuò)充，日后繼續(xù)努力，爭取獲得更多的提高。參考

39、文獻(xiàn)1周明珠.無觸點(diǎn)開關(guān)在控制中的應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù),2002,4(1):62-71.2趙玉安.人體熱釋電紅外傳感器介紹J.中國電子制作,2006,9(1):35-40.3俞海珍，李憲章，馮浩.熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用J.電子照明技術(shù),2006.(1):25-28 .4曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：北京:電子工業(yè)出版社，1997 .5謝曉軍.紅外遙控技術(shù)在付費(fèi)率電度表中應(yīng)用J，電測與儀表，1996,4(1):24-26 .6吳可久.8031單片機(jī)在遙控解碼方面的應(yīng)用J.電子技術(shù)，1993,2:13-15 .7張友德等.單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1992 .8王幸之.單

40、片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001,69-78 .9張義和,王敏男,許宏昌等.例說51單片機(jī)M.北京:人民郵電出版社,2008 .10劉坤,宋戈,趙波等.51單片機(jī)C語言應(yīng)用技術(shù)開發(fā)技術(shù)大全M.北京:人民郵電出版社,2008 .11白延敏.51單片機(jī)典型系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例精講M.北京:電子工業(yè)出版社,2009.12周麗娜.Protel99SE電路設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京:中國鐵道出版社,2009 .13王為青,程國鋼.單片機(jī)Keil C51應(yīng)用開發(fā)技術(shù)M.北京:人民郵電出版社,2007 .14江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選M.北京:清華大學(xué)出版社,2009.15程

41、國鵬，劉偉峰.三極管工作狀態(tài)的判定探討J. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè), 2008(11):395-396.16趙建宙.觸摸式步進(jìn)調(diào)光燈電路研制J. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用, 2015(1):51-52.17謝燕美.電子制作必備之技能連載(三)J. 電子制作, 2007(6):69-72.附錄附錄一：protel99se 原理圖附錄二：源程序#include /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無符號(hào)字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int/無符號(hào)整型 宏定義變量范圍065535sbit SCL=P22;/SCL定義為P1口的第3位腳，

42、連接ADC0832SCL腳sbit DO=P23;/DO定義為P1口的第4位腳，連接ADC0832DO腳sbit CS=P20;/CS定義為P1口的第4位腳，連接ADC0832CS腳sbit red = P14;/紅色指示燈sbit td_led = P35; /臺(tái)uchar f_pwm_l ;/越小越亮bit flag_moshi;uchar dangwei; /檔位uchar guangxian; /光線的顯示變量/*1ms延時(shí)函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;i=1;if(DO)value+;for(i=0;i=1;if(DO)valu

43、e1+=0x80;SCL=1;SCL=0;CS=1;SCL=1;if(value=value1)/與校驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，正確就返回?cái)?shù)據(jù)，否則返回0return value;return 0;uchar key_can;/*獨(dú)立按鍵程序*/void key()static uchar key_new;key_can = 20;if(P2 & 0xf0) != 0xf0)delay_1ms(1);if(P2 & 0xf0) != 0xf0) & (key_new = 1)key_new = 0;switch(P2 & 0xf0)case 0xd0: key_can = 1; break;/左邊第1個(gè)ca

44、se 0xb0: key_can = 2; break;/左邊第2個(gè)case 0x70: key_can = 3; break;/左邊第3個(gè)red = 0;delay_1ms(80);red = 1;elsekey_new = 1;/*檔位*/void led_dangwei(uchar dat)switch(dat)case 7: TR1 = 0; /最亮td_led = 0;break;case 6: TR1 = 1; /亮f_pwm_l = 20;break;case 5: TR1 = 1; /亮f_pwm_l = 40;break;case 4: TR1 = 1; /亮f_pwm_l

45、= 60;break;case 3: TR1 = 1; /亮f_pwm_l = 80;break;case 2: TR1 = 1; /亮f_pwm_l = 90;break;case 1: TR1 = 1; /亮f_pwm_l = 95;break;case 0: TR1 = 0; /滅td_led = 1;break;/*按鍵處理函數(shù)*/void key_with()if(key_can = 1)/設(shè)置鍵flag_moshi = flag_moshi;if(flag_moshi = 1)/手動(dòng)模式if(key_can = 2) /加dangwei +;if(dangwei = 7)dangwei = 7;if(key_can = 3) /減i