航標(biāo)燈設(shè)計(jì)方案

1、航標(biāo)燈設(shè)計(jì)方案1 航標(biāo)燈控制器設(shè)計(jì)方案的確定圖1 設(shè)計(jì)方案本課程作業(yè)要求用STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，并結(jié)合其他元件來實(shí)現(xiàn)航標(biāo)燈控制器的設(shè)計(jì)。航標(biāo)燈的基本功能是能在夜晚提供導(dǎo)航信號(hào)，即是要能在夜晚時(shí)閃爍發(fā)光，一亮一滅周期性地發(fā)光提供導(dǎo)航，而在白天則不發(fā)光。經(jīng)分析可知，該設(shè)計(jì)要使用控制芯片直接或間接為航標(biāo)燈的燈提供控制信號(hào)，以便控制航標(biāo)燈是否發(fā)光以及如何發(fā)光以滿足導(dǎo)航要求。根據(jù)以上分析，該設(shè)計(jì)所采用方案是以STC89C52單片機(jī)為控制核心，以光敏電阻作為航標(biāo)燈的光纖傳感器，傳感器信號(hào)傳給STC89C52單片機(jī)處理，由單片機(jī)控制發(fā)光二極管閃爍或者熄滅，直流電源為以上所用芯片及電路供電，最終

2、完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。2 航標(biāo)燈控制器的硬件設(shè)計(jì)根據(jù)本次課程作業(yè)要求，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要用到STC89C52、光敏電阻LED發(fā)光二極管、直流電壓源。在選擇確定芯片及電器元件之前，還是先來簡(jiǎn)要介紹一下所有可能用到的芯片以及必須的元器件，并有選擇的分析他們的結(jié)構(gòu)和相關(guān)功能。這些分析不僅是必要的也是很有助于我們對(duì)設(shè)計(jì)方案的探索和優(yōu)化選擇。2.1 STC89C52介紹在本系統(tǒng)中，STC89C52工作在最小模式下。負(fù)責(zé)對(duì)LED發(fā)光二極管控制和對(duì)光敏電阻傳入信號(hào)的處理。 圖2單片機(jī)最小系統(tǒng)2.2 LED發(fā)光二極管介紹 LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，主要由支架、銀膠、晶片、金

3、線、環(huán)氧樹脂五種物料所組成。LED(Light-Emitting-Diode中文意思為發(fā)光二極管)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體，它改變了白熾燈鎢絲發(fā)光與節(jié)能燈三基色粉發(fā)光的原理，而采用電場(chǎng)發(fā)光。據(jù)分析，LED的特點(diǎn)非常明LED燈泡以及燈具圖片(19張)顯，壽命長(zhǎng)、光效高、無輻射與低功耗。白光LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可超過150lm/W（2010年）。將LED與普通白熾燈、螺旋節(jié)能燈及T5三基色熒光燈進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：普通白熾燈的光效為12lm/W，壽命小于2000小時(shí)，螺旋節(jié)能燈的光效為60lm/W，壽命小于8000小時(shí)，T5熒光燈則為96lm/W，壽命大約為1

4、0000小時(shí)，而直徑為5毫米的白光LED光效理論上可以超過150lm/W，壽命可大于100000小時(shí)。有人還預(yù)測(cè)，未來的LED壽命上限將無窮大。然而，LED燈的工作原理使得在大功率LED照明行業(yè)里散熱問題變得非常突出，許多LED照明方案不夠重視散熱，或者是技術(shù)水平有限，所以目前量產(chǎn)的大功率LED燈普遍存在實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如理論值，性價(jià)比低于傳統(tǒng)燈具的尷尬情況。為了提高LED燈具的使用壽命，真正做到適合商業(yè)化的量產(chǎn)，LED照明行業(yè)正在獨(dú)立或者和專業(yè)的導(dǎo)熱材料供應(yīng)商合作加緊研制新型導(dǎo)熱材料，比如導(dǎo)熱塑料等等。大功率LED，一般指大于0.65W，這一點(diǎn)不同公司內(nèi)部也會(huì)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槟壳霸诖蠊β?/p>

5、LED領(lǐng)域還沒有形成大家一致認(rèn)可的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。光強(qiáng)與流明比小功率大，但同樣散熱也很大，現(xiàn)在大功率大多是單顆應(yīng)用，加上有效散熱面積很大的散熱片，也出現(xiàn)了集成在一起的LED燈矩陣，但是散熱效果不是很好。小功率一般是0.06W左右的?，F(xiàn)在LED手電一般是用小功率用的，光散不散，取決于LED的發(fā)光角度，有大角度小角度之分，小角度不散，大角度才散。市面上的手電筒一般是用草帽頭做的，效果很好。LED的亮度是跟LED的發(fā)光角度有必然關(guān)系的,LED的角度越小它的亮度越高,沒有什么超亮不超亮的,那是騙小孩的,如果是質(zhì)量好的LED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,

6、因?yàn)榇蠹矣玫亩际悄菐准覈?guó)外的LED芯片.如果是5MM的LED180度角的白光的發(fā)光強(qiáng)度只有幾百M(fèi)CD,如果是15度角的光強(qiáng)就要去到一萬(wàn)多兩萬(wàn)MCD的了,光強(qiáng)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(gè)功率有1W,3W,5W,還有的是用多個(gè)大功率組合成一個(gè)大功率的LED。圖3 LED發(fā)光二極管發(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(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附著 LED燈株在一個(gè)支架上，是負(fù)極，另一端連接電源的正極，整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片

7、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(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)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(zhǎng)決定光的顏色，是由形成P-N結(jié)材料決定的。2.3光敏電阻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(jiǎn)單、 使用方便, 而且有較高的可靠性, 因此在自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中, 應(yīng)用非常廣泛。光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。 在光線作

8、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(dòng)勢(shì)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(jì)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。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(gè)電阻器件, 使用時(shí)既可加直流電壓, 也可以加交流電壓。無光照時(shí), 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(zhǎng)范圍的光照時(shí), 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(shí)光敏電阻的靈敏度高。 實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐級(jí), 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