智能LED補(bǔ)光燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目：智能LED補(bǔ)光燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 學(xué)科門類 工 學(xué) 專 業(yè) 通信工程 學(xué) 號(hào) 1108431046 姓 名 曹 方 指導(dǎo)教師 萬麗娟 2015年5月28日摘 要隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技有了長足的進(jìn)步，人民在物質(zhì)生活上有了充足的保障，對(duì)于自己的人生生命以及財(cái)產(chǎn)安全也越來越重視。在2004年的時(shí)候我國公布了中華人民共和國安防行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)安全防范工程技術(shù)規(guī)范，其中就提到了城市安防監(jiān)控。然而，雖然有了監(jiān)控系統(tǒng)，但是現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)還有諸多缺點(diǎn)，例如在夜晚，受光線的限制，致使監(jiān)控圖像模糊、監(jiān)控目標(biāo)難以辨別，嚴(yán)重影響了社會(huì)治安動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用成效。

2、這就需要在夜晚或者陰雨天光線明顯不足的時(shí)候，對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行補(bǔ)光處理，從而使監(jiān)控設(shè)備和圖像在光源較弱的情況下也能正常的工作，達(dá)到理想及滿意的效果。本文討論的就是通過光敏電阻感應(yīng)自然光線的強(qiáng)度來采集數(shù)據(jù)，通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)給單片機(jī)，再利用單片機(jī)控制LED燈珠的亮滅個(gè)數(shù)來達(dá)到智能補(bǔ)光的目的。關(guān)鍵詞:智能；LED；補(bǔ)光燈；單片機(jī)AbstractWith the rapid development of the national economy, science and technology have made great progress, people's material life

3、has adequate protection for their lives and property safety of life more and more attention. In 2004, when the country announced the People's Republic of China national standard security industry "security engineering technical specifications", which mentions the urban security monitor

4、ing. However, even with the monitoring system, but now there are many shortcomings of monitoring systems, such as at night, the light is limited, resulting in blurred images monitoring, surveillance target is difficult to discern a serious impact on the effectiveness of the application of dynamic so

5、cial security video surveillance system. This requires at night or rainy days when the light is obviously insufficient for monitoring objects fill light treatment, so that the monitoring equipment and the image can also work under normal light is weak, to achieve the desired and satisfactory results

6、. This article discusses the strength of the photoresistor is induced by the natural light to collect data, through the A/D converter input signal to the microcontroller, re-use SCM control LED lamp light off number to achieve the purpose of the smart fill light.Key Words: intelligent; LED; lights;

7、single chip microcomputer目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1.前 言1 1.1研究背景及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 LED補(bǔ)光燈的介紹2 LED光源的產(chǎn)生以及發(fā)展2 LED補(bǔ)光燈與智能化LED補(bǔ)光燈31.4 LED的原理與特性41.5論文的主要內(nèi)容52.論文的整體設(shè)計(jì)方案62.1整體方案簡介62.2補(bǔ)光燈光源的選擇72.3 LED補(bǔ)光燈的控制電路83.LED補(bǔ)光燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作93.1單片機(jī)的介紹93.2 A/D轉(zhuǎn)換器的介紹113.3整體供電電源的選擇123.4整體控制電路的設(shè)計(jì)與制作124.實(shí)物的制作135.總結(jié)與展望135.1總結(jié)135.

8、2展望14參考文獻(xiàn)15附錄161. 前 言1.1研究背景及意義由于近年來互聯(lián)網(wǎng)科技、硬軟件結(jié)合的科技、自動(dòng)控制等科技的飛速發(fā)展，智能設(shè)備及建筑的結(jié)合越來越迅猛。然而，就目前而言，國內(nèi)外大多數(shù)的智能家具與智能建筑存在效率低、能耗高的現(xiàn)象。就智能交通建筑的監(jiān)控補(bǔ)光燈系統(tǒng)來說，為了能夠在夜晚或者在光線不足的情況下可以完美的呈現(xiàn)監(jiān)控畫面，基本上所有的監(jiān)控補(bǔ)光燈經(jīng)常是從早到晚開著的，不管光線是否充足?；蛘?，當(dāng)自然條件下的光線強(qiáng)度可以滿足需求時(shí)，監(jiān)控的補(bǔ)光燈反而是打開著的，反之，當(dāng)自然條件下光照度不足以滿足監(jiān)控的需求時(shí)，補(bǔ)光燈的補(bǔ)光強(qiáng)度卻不能夠達(dá)到監(jiān)控所需的補(bǔ)光需求。這種監(jiān)控補(bǔ)光方式，在造成巨大的能源浪費(fèi)

9、的同時(shí)，而且還不能滿足監(jiān)控的最基礎(chǔ)的要求，而且還會(huì)對(duì)市民的實(shí)力造成影響。新世紀(jì)強(qiáng)調(diào)的是走可持續(xù)發(fā)展的道路，因此，所有的城市在建設(shè)的時(shí)候都將節(jié)能減排作為一項(xiàng)重要指標(biāo)。在中華人民共和國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的計(jì)劃中，交通、安防監(jiān)控等方面的節(jié)能也被提上發(fā)展日程，推廣更加實(shí)用更加先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)品，傳播先進(jìn)的節(jié)能理念，進(jìn)一步完善節(jié)能減排的法律法規(guī)。在環(huán)保無污染，綠色健康的理念思想下，“節(jié)約能源、減少排量”已經(jīng)成為我國安全防控監(jiān)控系統(tǒng)的明確規(guī)定及需求1。我們將會(huì)更加關(guān)注能源的節(jié)省和使用要求上的簡便，以能夠滿足人類個(gè)性化智能化的要求。因此，為了能夠達(dá)到在不同環(huán)境和工作需要的前提下，結(jié)合簡單方便，穩(wěn)固高效于一體的智能化

10、監(jiān)控補(bǔ)光燈系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)下城市安防建設(shè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。然而，目前大多數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)依靠的是街道路燈或者普通的照明燈作為攝像光源，但是由于這些并不是專門針對(duì)監(jiān)控所設(shè)的光源，所以效果并不好，因此近年來逐步有商家在監(jiān)控中安裝LED做為補(bǔ)償光源。就是用特定的光源對(duì)某些由于缺乏光照度的設(shè)備對(duì)象進(jìn)行燈光補(bǔ)償?shù)囊环N照明器材2。對(duì)光照進(jìn)行補(bǔ)償主要靠兩種方法，直接對(duì)被照對(duì)象進(jìn)行光線補(bǔ)償，或者間接的進(jìn)行光線補(bǔ)償。本篇文章研究的技術(shù)是后一種光線補(bǔ)償方式。由于最近幾年LED產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，在補(bǔ)光燈的運(yùn)用中LED占據(jù)越來越重要的地位。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在智能監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，相較于國內(nèi)而言，國外一些發(fā)達(dá)國家的起步比我們要

11、早，監(jiān)控的技術(shù)以及理念也比我們要先進(jìn)，而且國外的一些發(fā)達(dá)國家很早就開始了LED產(chǎn)業(yè)的研究與開發(fā)。這就導(dǎo)致國外生產(chǎn)的LED補(bǔ)光燈技術(shù)比我們要成熟，LED補(bǔ)光燈技術(shù)已經(jīng)在國外發(fā)達(dá)國家或者地區(qū)得到較為廣泛的應(yīng)用與實(shí)踐。國內(nèi)的LED產(chǎn)業(yè)于上個(gè)世紀(jì)七十年代開始飛速發(fā)展，高亮度LED產(chǎn)業(yè)也在20世紀(jì)90年代后期也得到較為快速的發(fā)展3。國家認(rèn)識(shí)到LED產(chǎn)業(yè)對(duì)于國民生活的改變，于二十一世紀(jì)初開始大力支持LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，獎(jiǎng)勵(lì)在LED領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)的團(tuán)隊(duì)和個(gè)人，在國內(nèi)建立了許多LED產(chǎn)業(yè)孵化基地，支持LED技術(shù)的創(chuàng)新，LED的生產(chǎn)技術(shù)也得到了長足的進(jìn)步4。雖然近年來國家對(duì)于LED產(chǎn)業(yè)大力扶持，但是，LED產(chǎn)業(yè)仍然

12、還有許多急需解決的問題和技術(shù)難關(guān)，目前的LED產(chǎn)業(yè)還并算不成熟。而且，由于LED的大力發(fā)展，LED補(bǔ)光燈產(chǎn)業(yè)也成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)。隨著技術(shù)的革新與發(fā)展，LED也被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。LED具有光效高，能耗低等特點(diǎn)，使用安全可靠，便于維護(hù)，環(huán)保無污染。這些特性也使LED成為人們生活中必不可少的一個(gè)重要物品。另外，智能系統(tǒng)也走進(jìn)了人類的視野，對(duì)人類的生活方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，越來越多的物品與智能掛鉤，產(chǎn)生了一系列的智能化產(chǎn)業(yè)，而智能化LED補(bǔ)光燈也越來越火熱，這也間接的刺激了國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，智能和LED補(bǔ)光燈的結(jié)合也使得國內(nèi)的技術(shù)更加的不成熟，有許多廠家只是著眼于目前的智能LED

13、補(bǔ)光燈市場的巨大利益，一味的制造技術(shù)并不成熟的產(chǎn)品，而且并不是著力于去努力提高自家的LED生產(chǎn)技術(shù)?？梢哉f，現(xiàn)在國內(nèi)的根本問題是諸多生產(chǎn)LED的企業(yè)根本就沒有去研究更加核心的技術(shù)。因此，如何去提高LED產(chǎn)業(yè)與智能化結(jié)合的技術(shù)，也成為現(xiàn)下首要問題。1.3 LED補(bǔ)光燈的介紹 LED光源的產(chǎn)生以及發(fā)展隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，隨著科技的進(jìn)步，人類對(duì)于能源的依賴越來越嚴(yán)重，可以說，沒有能源，人類將無法在地球上生存。根據(jù)科學(xué)來分類，地球上的資源分為兩大類，一種是不可再生資源如：石油，煤炭，天然氣；另一種是可再生能源如：風(fēng)能，水能，太陽能。人類對(duì)于資源的需求越來越大，然而地球上的不可再生資源是有限的，為了

14、生存，人類不得不熱切的關(guān)注日益嚴(yán)重的資源問題。資源短缺的問題已經(jīng)成為世界上所有的國家都應(yīng)該熱切關(guān)注的關(guān)乎人類生存的大問題。為了滿足人類的資源需求，科學(xué)家們提出兩個(gè)概念開源、節(jié)流。開源就是開發(fā)新型的環(huán)保綠色高效的清潔型能源，替代日益衰竭的不可再生資源。節(jié)流就是開發(fā)新型的能源利用方式，從根本上節(jié)約能源，讓能源的利用效率更加高效。然而，就目前的技術(shù)而言，在開源上，無論是國內(nèi)還是國外，都存在巨大的技術(shù)難題，能源的轉(zhuǎn)化率不高，這就導(dǎo)致利用率不高。而且在大型的項(xiàng)目上無法滿足需求，在能源的提供上還存在技術(shù)性的難題；這就導(dǎo)致人們將目光轉(zhuǎn)到節(jié)流上來，從能源的利用效率來解決問題。在這種情況的催生下，LED光源應(yīng)運(yùn)

15、而生。有了幾十年的各個(gè)國家的研究與開發(fā)，就現(xiàn)在而言，在技術(shù)方面，日本與美國的技術(shù)絕對(duì)領(lǐng)先于其他國家，而德國在某些方面絕對(duì)處于國際領(lǐng)先水平。而在全球LED市場銷售情況來看，日本就占全球LED市場的半壁江山，臺(tái)灣地區(qū)也占有百分之二十的市場。而且在LED的產(chǎn)業(yè)封裝與生產(chǎn)上絕對(duì)可以占據(jù)一席之地。然而，在技術(shù)方面相比國內(nèi)而言，在LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上美國和日本占據(jù)時(shí)間的絕對(duì)優(yōu)勢，這就導(dǎo)致在LED的技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)工藝及技術(shù)方面美國和日本占據(jù)天然的優(yōu)勢，所以這兩個(gè)國家生產(chǎn)的產(chǎn)品附加值最高；歐洲的優(yōu)勢則主要體現(xiàn)在對(duì)LED的技術(shù)開發(fā)和研究方面，其生產(chǎn)的產(chǎn)品雖然相較于美國和日本有所不足，但是在新穎技術(shù)創(chuàng)新方面也占據(jù)一

16、份較大的市場；而中國臺(tái)灣地區(qū)的LED產(chǎn)業(yè)經(jīng)過將近十年的快速發(fā)展，在LED芯片的封裝方面迅速占據(jù)世界第一的位置5。LED產(chǎn)業(yè)不僅具有環(huán)保無污染、能耗小等特點(diǎn)，而且，還會(huì)產(chǎn)生巨大的銷售商機(jī)和經(jīng)濟(jì)利益，因此在國外發(fā)達(dá)國家，對(duì)LED產(chǎn)業(yè)的前景十分看好，在研究是著重于技術(shù)方面的突破。這也導(dǎo)致這些LED技術(shù)水平較高的國外產(chǎn)業(yè)在這種良性競爭的刺激下保證了LED產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，促使LED具有更加高效的發(fā)光性能，更加的節(jié)能，更加的環(huán)保6。然而雖然國內(nèi)的LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的開始時(shí)間比歐美發(fā)達(dá)國家要晚，但是我們的發(fā)展空間很大，國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)只有在不斷的創(chuàng)新與開發(fā)新型的技術(shù)才能在國際大市場上分得一口蛋糕。 LED補(bǔ)光燈與

17、智能化LED補(bǔ)光燈所謂補(bǔ)光燈，就是用特定的光源對(duì)某些由于缺乏光照度的設(shè)備或植物進(jìn)行燈光補(bǔ)償?shù)囊环N照明器材。LED補(bǔ)光燈具有如下的顯著優(yōu)點(diǎn)：1. 壽命長。LED補(bǔ)光燈由發(fā)光二極管組成，理論上的使用壽命長達(dá)幾萬小時(shí)。2. 能耗低。LED燈比傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈、金鹵燈等，在相同的亮度下能節(jié)約一半以上的能源。3. 結(jié)構(gòu)單一，抗震動(dòng)和耐沖擊力強(qiáng)。LED芯片封裝在堅(jiān)硬的外殼中，固定很牢靠，具有很好的穩(wěn)固性。4. 體積小。LED燈具體積小巧，設(shè)計(jì)靈活，可以根據(jù)室外的設(shè)計(jì)需求隨時(shí)改變燈具模式，而且運(yùn)輸安裝方便。5. 受電壓波動(dòng)影響小。LED受電壓波動(dòng)的影響很小，可靠性很高。6. 獨(dú)特的冷光特性。發(fā)光二極管的

18、特性決定LED燈具不用擔(dān)心因?yàn)殚L時(shí)間的使用從而使燈具的外殼高溫變形，從而間接的提高了LED燈具的使用壽命。隨著近年來智能系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的產(chǎn)品和智能化相結(jié)合，智能化是科學(xué)技術(shù)在發(fā)展進(jìn)程中靠先進(jìn)信息技術(shù)與工業(yè)及建筑等藝術(shù)不斷完美結(jié)合的一個(gè)過程，智能化帶給人們生活的變化是日新月異有目共睹的。而且智能化的LED補(bǔ)光燈能夠有效的節(jié)約電力資源，并且極大的提高LED補(bǔ)光燈的使用壽命。智能LED補(bǔ)光燈是時(shí)代的產(chǎn)物，智能LED補(bǔ)光燈是必然會(huì)取代傳統(tǒng)式的補(bǔ)光燈，而且還會(huì)得到更加長足的發(fā)展。1.4 LED的原理與特性LED是發(fā)光二極管的簡稱（Light Emitting Diode）,是一種新型的半導(dǎo)體式的固

19、體照明光源，能夠通過芯片技術(shù)用光能的形式來表現(xiàn)電能。LED最主要的就是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，該晶片由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩部分構(gòu)成,其中P型半導(dǎo)體中，空穴為多子，自由電子為少子，主要靠空穴導(dǎo)電，空穴占多數(shù)。N型半導(dǎo)體中，主要靠自由電子導(dǎo)電，自由電子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴的濃度。采用不同的參雜工藝，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié),PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?。物質(zhì)總是趨之若鶩的從高濃度的地方向低濃度的地方運(yùn)動(dòng)，當(dāng)把一個(gè)P型半導(dǎo)體和一個(gè)N型半導(dǎo)體放在一起的時(shí)候，在兩種半導(dǎo)體的交界面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的截流子濃度差，因而P區(qū)的空穴會(huì)濃度低的N區(qū)擴(kuò)散，而N區(qū)的自由電子會(huì)向濃度低

20、的P區(qū)擴(kuò)散。這就會(huì)形成內(nèi)部的電場7。如下圖1-1是PN結(jié)的形成過程說明圖。圖1-1 PN結(jié)的形成圖當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓，且|u|>>Ut時(shí),這時(shí)i與u的關(guān)系曲線如下圖1-2所示，稱為PN結(jié)的伏安特性。圖1-2 PN結(jié)的伏安特性曲線圖相較于PN結(jié)的伏安特性來說，二極管由于存在半導(dǎo)體體電阻和引線的電阻，所以在相同的電流下，二極管的端電壓大于PN結(jié)上的壓降；尤其在大電流的情況下這種影響更加明顯。在實(shí)際檢測二極管的伏安特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，只要在足夠大的正向電壓下，正向電流才從零隨端電壓指數(shù)規(guī)律增大7。二極管的伏安特性如下圖1-3所示。圖1-3 二極管的伏安特性曲線1.5論文的主要內(nèi)容該篇論文研究的

21、內(nèi)容主要包括：第一部分介紹了LED補(bǔ)光燈在國際環(huán)境下的發(fā)展歷史以及誕生的歷史原因，LED的原理和特性以及LED補(bǔ)光燈和智能化的結(jié)合。第二部分介紹了設(shè)計(jì)的整體方案，系統(tǒng)的整體流程圖，單片機(jī)的選取，燈珠的選擇，控制回路的流程示意圖。第三部分介紹了LED補(bǔ)光燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，AT89S52-24PU單片機(jī)的引腳與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832的引腳功能以及程序代碼，系統(tǒng)整體供電電源的選取，整體系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)和框圖，以及控制回路的程序代碼。第四部分介紹了設(shè)計(jì)完成后制作出的實(shí)物的正反面拍攝圖。第五部分對(duì)于整篇論文做了一個(gè)總結(jié)，以及對(duì)于本次設(shè)計(jì)的不足之處的美好展望。2. 論文的整體設(shè)計(jì)方案2.

22、1整體方案簡介本設(shè)計(jì)中的補(bǔ)光燈主要是用于城市安全防控監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控?cái)z像等工作的，因此對(duì)于系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、牢固性、抗震性以及在可能的惡劣環(huán)境中的能力都有很高的要求。本論文設(shè)計(jì)的物品需要達(dá)到的目標(biāo)和需求：在外界的光照強(qiáng)度足夠滿足監(jiān)控?cái)z像的需求時(shí)，智能LED補(bǔ)光燈處于休眠狀態(tài)，以最大限度的節(jié)約能源；在外界的光照強(qiáng)度不足以滿足監(jiān)控?cái)z像的需求時(shí)，智能LED補(bǔ)光燈會(huì)自動(dòng)開啟，并且根據(jù)當(dāng)前的自然光照強(qiáng)度智能調(diào)節(jié)補(bǔ)光燈的補(bǔ)光強(qiáng)度。整體設(shè)計(jì)理念結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。CPULED電路模塊數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換模塊圖2-1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)器材選取：首先選取合適的發(fā)光二極管作為這次設(shè)計(jì)的補(bǔ)光燈光源；

23、擬采用能耗小，環(huán)保無污染，體積小巧，穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的LED燈珠。其次，電源的選取。根據(jù)選擇的LED光源設(shè)計(jì)選取合適的能夠提供高效穩(wěn)定電壓的驅(qū)動(dòng)電源。由于本次設(shè)計(jì)的LED燈珠只有10個(gè)，對(duì)于電壓的要求并不高，故而選用四節(jié)五號(hào)電池盒作為驅(qū)動(dòng)電源。然后，單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與選取。該設(shè)計(jì)完成后需要達(dá)到的要求對(duì)于單片機(jī)來說并不高，也不難設(shè)計(jì)，不過對(duì)于單片機(jī)的穩(wěn)定可靠性有一點(diǎn)的需求，因此此次單片機(jī)選用了低功耗、高性能的AT89S52。AT89S52單片機(jī)如下圖2-2所示。圖2-2 AT89S52-24PU單片機(jī)系統(tǒng)工作原理：當(dāng)光敏電阻器受到自然光照射時(shí)，會(huì)返回一個(gè)值，如果低于設(shè)定的值時(shí)，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)

24、，根據(jù)相應(yīng)變化改變亮的燈珠個(gè)數(shù)，電源給LED燈珠進(jìn)行供電。如果自然光照強(qiáng)度高于設(shè)定的觸發(fā)值時(shí)，光敏電阻增大，控制器發(fā)出斷開控制信號(hào)，電源停止供電，LED停止工作，系統(tǒng)待機(jī)。2.2補(bǔ)光燈光源的選擇由于該補(bǔ)光燈是用于城市安全防控監(jiān)控系統(tǒng)中，用來在光線昏暗時(shí)對(duì)攝錄對(duì)象進(jìn)行補(bǔ)光，所以要選取發(fā)光高效，大功率的LED燈珠。不過由于此次購買設(shè)備時(shí)要求各零部件相互間更好的結(jié)合在一起，也為了更加突出智能化的優(yōu)勢，特選取紅色發(fā)光二極管最為此次LED補(bǔ)光燈的光源。此次選取的燈珠圖片如圖2-3所示。圖2-3 發(fā)光二極管構(gòu)造圖2.3 LED補(bǔ)光燈的控制電路對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，只需用到小型的微控制單元（Microcontro

25、ller Unit）就足以勝任設(shè)計(jì)的全部需求。另外為了不造成器件的浪費(fèi)和程序過程的冗余，AT89S52型單片機(jī)具有低能耗，穩(wěn)定性強(qiáng)，性能高等優(yōu)點(diǎn)，特選擇AT89S52型單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制中心8?？刂葡到y(tǒng)部分整體流程圖如圖2-4所示。檢測光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的開啟個(gè)數(shù)開啟相應(yīng)燈珠開始程序初始化光強(qiáng)檢測器判斷光強(qiáng)發(fā)出斷開信號(hào)發(fā)出開啟信號(hào)外部觸發(fā)斷開燈珠電源 強(qiáng) 弱圖2-4 單片機(jī)控制回路流程圖3. LED補(bǔ)光燈控制電路的設(shè)計(jì)與制作3.1單片機(jī)的介紹基于本設(shè)計(jì)的需求，通過接收外界的信號(hào)對(duì)10個(gè)LED燈珠進(jìn)行兩個(gè)作為一對(duì)進(jìn)行開關(guān)控制，這在功能需求上相對(duì)單一，操作簡單，不過對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求很高，故而選用了低

26、能耗，高性能的AT89S52-24PU型單片機(jī)作為核心控制單元9。AT89S52是一種低能耗、高性能的八位CMOS微控制器，采用Atmel高密度非易失性存取技術(shù)，兼容80C51指令集和管腳，8K字節(jié)可在線編程（ISP）的Flash存儲(chǔ)區(qū)。AT89S52引腳結(jié)構(gòu)圖如下圖3-1所示。圖3-1 AT89S52引腳結(jié)構(gòu)圖主要性能：· 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容· 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器· 1000次擦寫周期· 全靜態(tài)操作：0Hz33Hz· 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器· 32個(gè)可編程I/O口線· 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

27、83; 八個(gè)中斷源· 全雙工UART串行通道· 低功耗空閑和掉電模式· 掉電后中斷可喚醒· 看門狗定時(shí)器· 雙數(shù)據(jù)指針· 掉電標(biāo)識(shí)符AT89S52內(nèi)部組成方框圖如下圖3-2所示。圖3-2 AT89S52內(nèi)部組成方框圖AT89S52部分重要引腳功能介紹：VCC：接電源端GND：接地端P0端口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口，作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻8位雙向I/O，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平，在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個(gè)具有

28、內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平，在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接受高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3口： P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平，P3口也接受一些控制信號(hào)。RET：復(fù)位輸出。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的介紹ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，它具有體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高等等特點(diǎn)。ADC0832 具有以下特點(diǎn)：· 8位分辨率；

29、3; 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換；· 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容；· 5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間；· 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32S；· 一般功耗僅為15mW；· 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；· 商用級(jí)芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40°C to +85°C；A/D芯片頂視圖如下圖3-3所示。圖3-3 ADC0832芯片圖芯片接口說明：· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。· CH0 模擬輸入通道0，或作為I

30、N+/-使用。· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。· GND 芯片參考0 電位（地）。· DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。· DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。· CLK 芯片時(shí)鐘輸入。· VCC/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。ADC0832在本設(shè)計(jì)中用于將光敏電阻收集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出給AT89S52單片機(jī)控制端10。3.3整體供電電源的選擇AT89S52芯片的供電電壓理論值在4V-5.5V之間，為了使設(shè)計(jì)更加簡便實(shí)用，特選取四節(jié)五號(hào)電池盒來為系統(tǒng)進(jìn)行整體的供電。四節(jié)五號(hào)電池盒既能夠滿足系統(tǒng)的電

31、源需要求又簡便實(shí)用。3.4整體控制電路的設(shè)計(jì)與制作本設(shè)計(jì)是采用光敏電阻器來接收外界光照強(qiáng)度，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將光敏電阻器采集到的數(shù)據(jù)裝換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)主控制中央通過對(duì)傳輸進(jìn)來的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判斷從而控制LED燈珠，從而達(dá)到智能化控制的目的。此次設(shè)計(jì)將光照強(qiáng)度分為六個(gè)階段，強(qiáng)光為斷開供電，沒有LED燈珠點(diǎn)亮，弱光從2至4至6至8至10個(gè)分階段的點(diǎn)亮LED燈珠。從而能夠完成對(duì)補(bǔ)光燈的智能化的控制11。系統(tǒng)總電路圖如下圖3-4所示。圖3-4 系統(tǒng)總電路圖4. 實(shí)物的制作經(jīng)過前面的設(shè)計(jì)選材和電路設(shè)計(jì)規(guī)劃，進(jìn)行實(shí)物的制作，實(shí)物圖如下圖4-1（a）（b）所示。 圖4-1（a）實(shí)物正面圖 圖4-1（b）實(shí)物

32、背面圖 對(duì)照電路圖進(jìn)行實(shí)物的制作，然后拿到不同的光照強(qiáng)度下進(jìn)行一系列的檢測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的達(dá)到了設(shè)計(jì)之初計(jì)劃達(dá)到的目標(biāo)，本次設(shè)計(jì)基本完美。 5. 總結(jié)與展望5.1總結(jié)作為城市安全防控監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，智能LED補(bǔ)光燈起到至關(guān)重要的作用，在各種光線昏暗的惡劣環(huán)境下，為監(jiān)控系統(tǒng)補(bǔ)充足夠的光照，并且做到盡可能的節(jié)約能源。本次設(shè)計(jì)研究分析了以下所列出的問題：1 分析研究了LED光源誕生的背景以及它出現(xiàn)的意義，分析了國際大環(huán)境下的LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況，重點(diǎn)研究了LED補(bǔ)光燈相較于其他幾代照明光源和其他幾種補(bǔ)光燈的優(yōu)劣勢。2 研究探討了LED的工作特性以及形成原理，以及LED補(bǔ)光燈與智能系統(tǒng)的結(jié)合，

33、以及結(jié)合后對(duì)于人類社會(huì)產(chǎn)生的改變。3 詳盡的介紹了本次設(shè)計(jì)所選用的單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及各個(gè)的作用與選取的理由。4 對(duì)LED補(bǔ)光燈的智能化設(shè)計(jì)，利用光敏電阻對(duì)于光強(qiáng)的感知靈敏度，完成了LED補(bǔ)光燈智能化的過程。5.2展望本次設(shè)計(jì)論文在LED補(bǔ)光燈智能化方面做了一定程度的研究與分析，但是由于器材設(shè)備不完善以及本人精力有限能力不足等各客觀方面的原因，該設(shè)計(jì)在某些方面還存在一定的及缺陷，這在后續(xù)的研究還有待各位學(xué)弟學(xué)妹們的進(jìn)一步改善，在這里提出對(duì)以后工作的展望。1 可以根據(jù)不同的環(huán)境下選擇不同的LED燈珠進(jìn)行更近一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，另外，還可以根據(jù)實(shí)時(shí)情況增加燈珠數(shù)量，選擇更加優(yōu)質(zhì)的LED燈珠作為光源

34、。2 本次設(shè)計(jì)根據(jù)光強(qiáng)將補(bǔ)光分為六個(gè)階段，在以后的研究中可以更加詳細(xì)的劃分光照層次，最好可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化的實(shí)時(shí)補(bǔ)光，以達(dá)到更加高效的補(bǔ)光效率。3 在以后的設(shè)計(jì)研究中，可以考慮加入定時(shí)模塊，和紅外感光模塊，以實(shí)現(xiàn)深夜無人的情況下補(bǔ)光燈停止工作進(jìn)入休眠狀態(tài)，在有人的情況下才進(jìn)入工作狀態(tài),以達(dá)到更加高效的節(jié)能環(huán)保目的。4 開關(guān)電路設(shè)計(jì)加入無線發(fā)射模塊或者智能控制開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)高效智能。參考文獻(xiàn)1 王慶綱,楊曉丹,顧應(yīng)欣. 低碳經(jīng)濟(jì)背景下我國智能交通發(fā)展趨勢J. 中國公共安 全(綜合版),2011 (Z1):174-176.2 蓋健,陳維強(qiáng),劉新,劉微,劉韶,郝旭寧. 智能交通中LED補(bǔ)光技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀以及

35、 發(fā)展趨勢C. 第七屆中國智能交通年會(huì),2012:8-14. 3 2011全球led照明產(chǎn)業(yè)進(jìn)入勢力消長轉(zhuǎn)變期J. 電源技術(shù)應(yīng)用,2011 (03):41-50.4 李勝會(huì),黃華茂,王洪. 我國led產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析與政策措施J. 宏觀經(jīng)濟(jì)研究， 2011 (09):25-32.5 林燕. 國內(nèi)led產(chǎn)業(yè)概況及市場分析J. 電氣時(shí)代,2011 (05):26-28. 6 曲溪，葉方銘，宋杰瓊，等LED燈在植物補(bǔ)光領(lǐng)域的效用探究J燈與照明， 2008，32(2):41-45.7 童詩白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 高等教育出版社,2006(4):10-30.8 郭寶增，鄧淳苗. 基于FPGA

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37、int A_D(bit flag) unsigned char i; unsigned char dat; ADC0832_CS=1; /一個(gè)轉(zhuǎn)換周期開始 ADC0832_CLK=0; /為第一個(gè)脈沖作準(zhǔn)備 ADC0832_CS=0; /CS置0，片選有效 ADC0832_DIO=1; /DIO置1，規(guī)定的起始信號(hào) ADC0832_CLK=1; /第一個(gè)脈沖 ADC0832_CLK=0; /第一個(gè)脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平 ADC0832_DIO=1; /DIO置1， 通道選擇信號(hào) ADC0832_CLK=1; /第二個(gè)脈沖，第2、3個(gè)脈沖下沉之前，DI必須 /跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0 ADC0832_CLK=0; /第二個(gè)脈沖下降沿 if(!flag) ADC0832_DIO=0; /DI置0，選擇通道0 else ADC0832_DIO=1; /DI置1，選擇通道1 ADC0832_CLK=1; /第三個(gè)脈沖 ADC0832_CLK=0; /第三個(gè)脈沖下降沿 ADC0832_DIO=1; /第三個(gè)脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用， /應(yīng)置1 ADC0832_CLK=1; /第