基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn)led彩燈

1、附件二“合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽技術(shù)書(shū)：15TJ-0604參 賽 隊(duì)伍名 稱(chēng)：基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn)LED彩燈 型號(hào)：B.HT32F1765作品作品使用作 品 所屬類(lèi)別：B參賽學(xué)生：指導(dǎo)老師： ：通 訊 地址：工業(yè)大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化 ： “合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽學(xué)校學(xué)院（系）工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)校專(zhuān)業(yè)年級(jí)工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大三工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大三工業(yè)大學(xué)機(jī)械及自動(dòng)化大三工業(yè)大學(xué)電信大四目錄摘要4第 1 章 作品介紹5第 2 章 工作原理52.1 無(wú)線傳能部分52.2 單片機(jī)部分5第 3 章 作品功能、特色6第 4 章 作品結(jié)構(gòu)64.1

2、硬件部分64.2部分7第 5 章設(shè)計(jì)方式8第 6 章測(cè)試方式8第 7 章操作方式與使用手冊(cè)8第 8 章附錄8（一）未來(lái)開(kāi)發(fā)方向8（二）參考資料8“合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽基于無(wú)線傳能的 LED 彩燈參賽：15TJ-0604工業(yè)大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化（系）指導(dǎo)老師：參賽隊(duì)員：Address：日期：2015 年 4 月 30 日摘要隨著材料的不斷進(jìn)步，技術(shù)的飛躍突破，應(yīng)用的大力推廣，LED 的光效也在不斷提高，價(jià)格不斷走低。這些逐步的改變，都體現(xiàn)出了 LED 發(fā)光二極管在照明應(yīng)用的前景廣闊。LED 被稱(chēng)為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、長(zhǎng)、低功耗、低熱、度、防水、微型、防震、易調(diào)

3、光、光束集中、轉(zhuǎn) LED 隨之誕生。作為聚會(huì)，室內(nèi)裝飾，甚至簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，因此綜合以上的優(yōu)點(diǎn)旋的舞臺(tái)效果、樓體裝飾的“寵兒”，旋轉(zhuǎn) LED 在越來(lái)越多的場(chǎng)合“扮演”不同的角色。但是在應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬的同時(shí)也反映出如何能夠更簡(jiǎn)便的為 LED 提供電能。對(duì)于大型戶外的照明設(shè)施需要從固定電源引出大量的電線，這樣不僅增加施工和維修難度，同時(shí)又增加了整體的成本。這些都體現(xiàn)出傳統(tǒng)單一的供電方式無(wú)法和新型 LED 用電設(shè)備的相互結(jié)合。本次的作品，致力于將靈活便捷的無(wú)線電能傳輸與旋轉(zhuǎn) LED 相互結(jié)合，設(shè)計(jì)出基于諧振式無(wú)線傳能旋轉(zhuǎn) LED 模塊。這樣，旋轉(zhuǎn) LED 照明設(shè)備可以在有諧振模塊的位置實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電。

4、由此，可以解決供電線路的復(fù)雜性問(wèn)題，避免線路露導(dǎo)致的安全事故，同時(shí)拓寬旋轉(zhuǎn) LED 的應(yīng)用場(chǎng)合，使其不再受固定電源的限制。通過(guò)調(diào)整輸出功率，可以給不同場(chǎng)合的裝飾 LED 照明設(shè)備提供電能，提高旋轉(zhuǎn) LED 的靈活性。：視覺(jué)暫態(tài)；無(wú)線供電；旋轉(zhuǎn) LED1第 1 章 作品介紹現(xiàn)如今，隨著科技水平的進(jìn)步與智能化電網(wǎng)的發(fā)展，人們漸漸對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出更高的要求。在保證高質(zhì)量的供配電能的同時(shí)保證用電的靈活化，實(shí)現(xiàn)用戶可以作為電能的使用者，也可以作為電能的生產(chǎn)者，實(shí)現(xiàn)電能的互動(dòng)，這就是目前所期望的智能電網(wǎng)時(shí)代。對(duì)于國(guó)家電網(wǎng)的主推技術(shù)無(wú)線電能傳輸漸漸進(jìn)入人們的視野當(dāng)中。無(wú)線傳能基于 Nikola Tes

5、la 的技術(shù)原理，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備無(wú)線路的進(jìn)行電能傳輸。本次作品是基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn) LED 彩燈，將實(shí)際應(yīng)用與無(wú)線傳能技術(shù)相結(jié)合，解決了 LED 彩燈的供電問(wèn)題，避免了繁雜的線路帶來(lái)的安全隱患，安全、可靠、高效、靈活，為人們今后的工作和生活提供了很大的方便。同時(shí)，本彩燈能提供多種 LED 彩燈變換方式，為公眾提供了人性化的多種選擇結(jié)果，且將 LED 彩燈與音樂(lè)結(jié)合起來(lái)更能達(dá)到美輪美奐的效果，為、婚禮或者音樂(lè)噴泉等各種社會(huì)活動(dòng)增光添彩。本產(chǎn)品將戶外大型裝飾照明設(shè)備作為發(fā)展的目標(biāo)，充當(dāng)供電部分的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)能夠便于設(shè)備維護(hù)，降低施工設(shè)計(jì)的難度以及提高對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力，因而對(duì)于室外的 LED

6、照明裝置更能夠體現(xiàn)出本產(chǎn)品作為初期模型的優(yōu)勢(shì)。第 2 章 工作原理2.1 無(wú)線傳能部分目前無(wú)線充電按照原理方式可以分為三類(lèi),即電磁感應(yīng)、無(wú)線電波、及電磁。發(fā)射端是電源端,集成在發(fā)射端里面的線圈稱(chēng)做初級(jí)線圈,或發(fā)射線圈,在接收端集成的線圈稱(chēng)做接收線圈或次級(jí)線圈,當(dāng)交流電通過(guò)發(fā)射線圈后,便會(huì)向外產(chǎn)生磁場(chǎng),接收線圈接收到磁場(chǎng)之后產(chǎn)生電磁感應(yīng),進(jìn)而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),有了電壓之后線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)過(guò)整流后的電流就可以為旋轉(zhuǎn) LED 供電。整個(gè)結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。圖 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖22.2 單片機(jī)部分由于對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的 LED 供電存在一定的，通過(guò)的不斷探索和測(cè)試，最終選定了用無(wú)線來(lái)對(duì)旋轉(zhuǎn) LED

7、 燈進(jìn)行供電，此方法創(chuàng)造性的解決的了 LED 在高速旋轉(zhuǎn)下可能出現(xiàn)的導(dǎo)線纏繞。另外單片機(jī)通過(guò)紅外接收信號(hào)來(lái)判斷旋轉(zhuǎn) LED 燈的起始位置，從而利用了人眼的視覺(jué)暫態(tài)的原理，只要電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)的夠快，旋轉(zhuǎn) LED 燈既能實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字和的顯示。第 3 章 作品功能、特色本作品將無(wú)線傳能的技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際控制和設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出一個(gè)基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn) LED 彩燈，避免了繁瑣的電路設(shè)計(jì)與連接，減小了對(duì)環(huán)境的要求，提高了安全系數(shù)。其定位于可控?zé)o線裝飾產(chǎn)品。旋轉(zhuǎn)的 LED 彩燈，造型優(yōu)美，色彩艷麗，是裝飾舞臺(tái)效果的絕佳助手，符合人們對(duì)美的追求的客觀現(xiàn)。采用無(wú)線傳能技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)電能安全、可靠、高效、靈活的非接觸傳輸，克

8、服了傳統(tǒng)電能傳輸中的諸多，符合消費(fèi)電子產(chǎn)品的市場(chǎng)需求和社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，具有很大的實(shí)用意義和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)價(jià)值。第 4 章 作品結(jié)構(gòu)4.1 硬件部分基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn) LED 彩燈的系統(tǒng)總框圖，如圖 1 所示。該系統(tǒng)由能量接收線圈接收電能，然后對(duì)接收到的電能進(jìn)行整流濾波，然后通過(guò)換壓電路，分別給直流電機(jī)，單片機(jī)，和 LED 彩燈進(jìn)行供電；LED 彩燈和直流電機(jī)受到單片機(jī)的控制。通過(guò)能量接收線圈接收電能創(chuàng)造性地解決了旋轉(zhuǎn) LED 燈在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可能使導(dǎo)線纏繞。圖 4.1 基于無(wú)線傳能的旋轉(zhuǎn) LED 彩燈硬件設(shè)計(jì)圖3單片機(jī)通過(guò)紅外接收信號(hào)來(lái)判斷旋轉(zhuǎn) LED 燈的起始位置，從而利用了人眼的視覺(jué)暫態(tài)的原理，只

9、要電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)的夠快，旋轉(zhuǎn) LED 燈既能實(shí)現(xiàn)對(duì)漢字和的顯示。圖 4.2 單片機(jī)模塊部分電路44.2部分圖 4.3 旋轉(zhuǎn) LED 彩燈設(shè)計(jì)流程圖如圖 4.3 所示，為旋轉(zhuǎn) LED 彩燈的設(shè)計(jì)流程圖。程序開(kāi)始后，先判斷電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)；然后選擇旋轉(zhuǎn)方式；之后對(duì)進(jìn)行標(biāo)志位的選擇，如果標(biāo)志位為 1，則單片機(jī)送花樣 1 的碼表；如果標(biāo)志位為 2，則單片機(jī)送花樣 2 的碼表；如果標(biāo)志位為 3，則單片機(jī)送花樣 3 的碼表；然后 LED 彩燈根據(jù)碼表選擇不同的顯示方式。第 5 章 設(shè)計(jì)方式本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方式是基于實(shí)驗(yàn)和理論上的結(jié)合。在理論上，通過(guò)網(wǎng)上查找資料的方式，來(lái)確定的設(shè)計(jì)思路。在實(shí)驗(yàn)上，先搭建所設(shè)計(jì)的硬件

10、電路，然后在所搭建5的硬件電進(jìn)行調(diào)試程序，保證硬件電路的設(shè)計(jì)思路沒(méi)有錯(cuò)誤的情況下，對(duì)所搭建的硬件電路發(fā)工廠進(jìn)行 PCB 打樣。第 6 章 測(cè)試方式采用分模塊測(cè)試方式。先將各個(gè)模塊分別搭建起來(lái)，并分別進(jìn)行硬件的調(diào)試。在硬件上留出測(cè)試口，方便出現(xiàn)問(wèn)題是檢測(cè)。在硬件調(diào)試順利完成后進(jìn)入下一階段，即調(diào)試。通過(guò)在 HT66F70A 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境先對(duì)程序進(jìn)行語(yǔ)法的檢查，再程序到硬件上觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并作出結(jié)論，對(duì)進(jìn)一步的調(diào)試進(jìn)行修正。第 7 章 操作方式與使用手冊(cè)1、接通電源，各部分線圈處于斷電狀態(tài)；2、打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，使發(fā)射端線圈通電；3、接收端線圈獲得電能，進(jìn)一步向前輸送電能；4、線路接通以后，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速同時(shí)控制旋轉(zhuǎn) LED；5、通過(guò)上位機(jī)控制可以選擇不同的展示效果。第 8 章 附錄（一）未來(lái)開(kāi)發(fā)方向由于在為旋轉(zhuǎn) LED 提供電能時(shí)需要考慮導(dǎo)線的纏繞問(wèn)題，下一步的改進(jìn)可以對(duì)電機(jī)的電刷進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)可以在發(fā)射端利用單片機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)精確電流和電壓的傳輸，提高旋轉(zhuǎn) LED 的可靠性，也增加其應(yīng)用領(lǐng)域。（二）參考資