【led應(yīng)急燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）9000字】

第1章led應(yīng)急燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u793第1章緒論 1148011.1研究背景及意義 114521.1.1研究背景 116701.1.2研究意義 1310851.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 262161.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 233821.2.2國外研究現(xiàn)狀 3208281.3主要研究內(nèi)容 35570第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4268722.1設(shè)計(jì)思路 4218382.1.1PWM調(diào)光方式 4186452.1.2模擬調(diào)光方式 5177512.1.3晶閘管調(diào)光方式 521742.2設(shè)計(jì)方案 66967第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 7317343.1單片機(jī)介紹 7180903.2主控電路設(shè)計(jì) 8145063.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 9249673.4復(fù)位電路設(shè)計(jì) 10191433.5A/D轉(zhuǎn)換模塊 105603.6檢測模塊設(shè)計(jì) 12262213.7過壓電流保護(hù)模塊 12119043.8控制模塊 13315773.9電源模塊 1423368第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1517844.1總程序設(shè)計(jì) 1511804.2子程序設(shè)計(jì) 1581984.2.1手動(dòng)調(diào)光程序設(shè)計(jì) 1534424.2.2自動(dòng)調(diào)光程序設(shè)計(jì) 16205144.2.3AD采樣程序 17187944.2.4光強(qiáng)判斷子程序 18130514.3系統(tǒng)調(diào)試 1827068第5章設(shè)計(jì)總結(jié) 2020490參考文獻(xiàn) 21第1章緒論1.1研究背景及意義1.1.1研究背景科技的發(fā)展日新月異，更新?lián)Q代也是常事。智能時(shí)代正在一步步來臨，并開始快速進(jìn)入尋常百姓的生活中，生活的每一個(gè)方面都將會(huì)被逐漸智能化。之前陸續(xù)出現(xiàn)了一些智能家居例如智能電視等，僅僅是將家居和互聯(lián)網(wǎng)相互連接，家居并沒有使人與其他物品相互連接。對(duì)于新一代智能家居而言，如何全面進(jìn)入普通人的生活實(shí)現(xiàn)“物人物”三者相互連接，讓人們的使用體驗(yàn)更好。節(jié)能環(huán)保是未來的發(fā)展方向，不過肯定的是新一代的智能家居的涵蓋面將會(huì)更加廣，連接方面更加廣闊。在照明設(shè)備上實(shí)現(xiàn)智能化的概念誕生于上世紀(jì)，此概念發(fā)展受到消費(fèi)者的消費(fèi)意識(shí)、市場環(huán)境、價(jià)格和廣告力度等方面影響，發(fā)展速度相較于科技的發(fā)展明顯落后。行業(yè)內(nèi)的人都意識(shí)到，發(fā)展速度的落后主要原因在于人們對(duì)于智能燈的了解程度低。近些年來，隨著智能照明行業(yè)快速崛起，各個(gè)公司加大研發(fā)投入，市場上出現(xiàn)多種類型、別具特色的智能燈。盡管目前的各種智能燈還是沒有大規(guī)模性地進(jìn)入到尋常老百姓家中，但是所有家居行業(yè)的企業(yè)都還在全力地開發(fā)智能燈項(xiàng)目。現(xiàn)代照明除了給予人基本照明要求之外，將更加注重對(duì)環(huán)保、節(jié)約能源、環(huán)境是否友好以及使用體驗(yàn)等各方面，還需要滿足人體工程學(xué)等各方面的個(gè)性化需求。所以現(xiàn)在要結(jié)合多種控制方式的智能化照明燈才能適應(yīng)年齡不同的人工作和生活的需要，智能燈的普及也已經(jīng)是燃眉之急。1.1.2研究意義傳統(tǒng)照明方式主要有點(diǎn)有將供電與信息流相結(jié)合，使用方便操作便捷，但在整體布線完成后，對(duì)于光源位置和使用環(huán)境都相對(duì)固定，無法適應(yīng)其他應(yīng)用環(huán)境，為了當(dāng)下家用照明多樣化的需求，需要增加布線數(shù)量，并且變相加大管理維修的難度。許多商業(yè)辦公樓和多層住宅小區(qū)用戶需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)照明系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的照明燈光設(shè)計(jì)大多亮度均勻，以不造成炫光為標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行布置，同時(shí)對(duì)燈具的照明主要是通過繼電器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)燈具開關(guān)控制，一般都是對(duì)燈具進(jìn)行統(tǒng)一控制線路，只具有基本的開關(guān)功能，不能進(jìn)行相應(yīng)的亮度調(diào)節(jié)，同時(shí)整個(gè)照明系統(tǒng)被分隔開來，造成管理上很難形成統(tǒng)一管理。本文通過設(shè)計(jì)一款多功能LED應(yīng)急燈，來滿足人們?nèi)粘Ｉ畹亩鄻踊猛?，設(shè)計(jì)的LED電子主要針對(duì)的是日常生活照明需求與出行照明需求，具有攜帶便捷方便，光度可調(diào)節(jié)，能夠自適應(yīng)周圍的環(huán)境光強(qiáng)的便光源，同時(shí)從節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，對(duì)于LED應(yīng)急燈整體設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，滿足節(jié)能要求，在人們實(shí)際生活中有著重要的使用價(jià)值。本文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)操作簡單擁有兩種調(diào)光方式的智能LED應(yīng)急燈，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光和自動(dòng)調(diào)光。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國在LED應(yīng)急燈領(lǐng)域相比較其他國家而言，發(fā)展的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及其他發(fā)達(dá)國家，直到上個(gè)世紀(jì)末期中國才開始了解其他發(fā)達(dá)國家的智能家居概念。上個(gè)世紀(jì)九十年代末，中國在首都建設(shè)了一個(gè)智能小區(qū)作為試點(diǎn)，這個(gè)試點(diǎn)為中國智能家居的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為后續(xù)的LED應(yīng)急燈發(fā)展埋下了種子。截至目前中國在探索智能家居行業(yè)并且有LED應(yīng)急燈產(chǎn)品的公司已經(jīng)達(dá)到了三位數(shù)，主要分布在中國的一線城市和新一線城市。雖然大部分公司市值很小，產(chǎn)品線并不豐富，但是在創(chuàng)新上投入了大量的資金。雖然現(xiàn)在還沒有一個(gè)公司的產(chǎn)品占領(lǐng)了大量市場，不過卻出現(xiàn)了很多家居行業(yè)的龍頭進(jìn)入，如海爾、格力、美的和小米等。它們的產(chǎn)品線更加豐富，多種產(chǎn)品的功能也比較繁多，人機(jī)交互體驗(yàn)也很棒。不過這些行業(yè)龍頭做出來的產(chǎn)品和國外的智能產(chǎn)品相似，主要面向的是年輕客戶或者是對(duì)于生活要求高的客戶，由于目前的產(chǎn)品價(jià)格高昂，所以用戶數(shù)量并不多，離傳統(tǒng)的消費(fèi)者還有距離。現(xiàn)在LED應(yīng)急燈這一領(lǐng)域代表產(chǎn)品主要有小米公司的Yeelight，這是一款采用網(wǎng)絡(luò)連接的LED應(yīng)急燈，該LED應(yīng)急燈通過局域網(wǎng)來進(jìn)行燈光亮度調(diào)節(jié)和開關(guān)，但是其零售價(jià)格達(dá)到了100元以上。和傳統(tǒng)燈相比沒有價(jià)格優(yōu)勢，但是依舊受到了消費(fèi)者的喜愛和購買，可見LED應(yīng)急燈的消費(fèi)前景廣闊?？傊?，中國在LED應(yīng)急燈領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間短暫，產(chǎn)品質(zhì)量水平差距大。不過中國的人口基數(shù)大，因?yàn)榫哂旋嫶蟮南M(fèi)的潛力，所以能夠促進(jìn)智能家居行業(yè)的發(fā)展，相信在未來智能家居可以在中國急速發(fā)展，中國將會(huì)成為行業(yè)領(lǐng)軍的角色。1.2.2國外研究現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家在智能家居行業(yè)中一直處于一個(gè)領(lǐng)先的地位并且擁有著領(lǐng)先的技術(shù)，國外智能家居行業(yè)已經(jīng)發(fā)展了多年，逐漸形成了行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。20世紀(jì)80年代一種智能化的新型建筑率先在美國建造成功，與此同時(shí)電子工業(yè)協(xié)會(huì)制定了第一個(gè)智能家用電器的電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；21世紀(jì)初IET國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)研究大會(huì)將其進(jìn)行了提名并被列入國際標(biāo)準(zhǔn)；美國為首的發(fā)達(dá)國家率先進(jìn)行智能家居試探性的使用，之后提出了多種不同的智能家居未來的發(fā)展規(guī)劃。目前國外的智能照明燈接口標(biāo)準(zhǔn)雖然可以統(tǒng)一，但是沒有一個(gè)統(tǒng)一的連接方式與協(xié)議，不同公司的產(chǎn)品也不能相互連接配套使用，而且售價(jià)依舊高昂，對(duì)于消費(fèi)者來說依舊難以負(fù)擔(dān)。1.3主要研究內(nèi)容本文以智能LED應(yīng)急燈為主要研究對(duì)象，闡述電光源的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義，對(duì)LED的LED應(yīng)急燈系統(tǒng)介紹和工作原理進(jìn)行介紹，主要是從智能LED應(yīng)急燈系統(tǒng)簡介、LED燈的發(fā)光原理以及兩種調(diào)光方式的對(duì)比這幾個(gè)方面入手的。在分析現(xiàn)有LED應(yīng)急燈功能描述的基礎(chǔ)上，總結(jié)了系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案，模塊的進(jìn)一步開發(fā)旨在理解不同模塊的功能以及它們之間的關(guān)系。在全面分析LED應(yīng)急燈設(shè)計(jì)和應(yīng)用環(huán)境時(shí)，設(shè)計(jì)每個(gè)模塊運(yùn)行流程，優(yōu)化模塊之間的運(yùn)行步驟，結(jié)合適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)LED應(yīng)急燈調(diào)光功能。 第2章第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光方式是通過電流來調(diào)節(jié)發(fā)光二極管變化，調(diào)整發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，尤其是發(fā)光強(qiáng)度。在正常情況下，調(diào)整發(fā)光二極管的光是通過調(diào)節(jié)設(shè)備的電流來實(shí)現(xiàn)的。然而，電流不僅影響了發(fā)光二極管的光強(qiáng)度，還影響了光波的長度。色度的變化影響了組件的照明效果。在許多情況下，需要調(diào)節(jié)亮度，以防止發(fā)光二極管產(chǎn)生任何顏色位移，通過直接調(diào)節(jié)電流的方法，可能會(huì)影響到LED發(fā)光的色度，所以選擇LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光并不能滿足本文LED應(yīng)急燈的設(shè)計(jì)需求。需要對(duì)發(fā)光二極管增加調(diào)光功能，在不改變色度的情況下，對(duì)LED應(yīng)急燈進(jìn)行調(diào)光優(yōu)化。發(fā)光二極管燈的調(diào)光模式一般可分為PWM調(diào)光、模擬調(diào)光和晶閘管調(diào)光。2.1.1PWM調(diào)光方式PWM調(diào)光通常被稱為脈寬調(diào)制。在持續(xù)的輸出周期中，不同的信號(hào)組成真空比，影響平均負(fù)荷功率?？障对酱?，信號(hào)輸出的有效電壓就越大，驅(qū)動(dòng)負(fù)荷的平均功率也越大。脈寬調(diào)制工作原理可以以圖2-1的形式描述。當(dāng)能量輸出的電壓是恒定的，可以改變輸出電壓的平均值，改變方波的占空比率。圖2-1PWM信號(hào)當(dāng)使用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制發(fā)光二極管時(shí)，當(dāng)光電二極管正常工作時(shí)，當(dāng)相位循環(huán)為高電位時(shí)，二極管應(yīng)關(guān)閉器件。該方法不改變器件的工作條件或發(fā)光二極管的狀態(tài)。在信號(hào)調(diào)制過程中，發(fā)光二極管不斷地熄滅和熄滅，外部效應(yīng)是一個(gè)離散的閃光和閃爍。人類的眼睛無法感知這種瞬間的閃爍。當(dāng)脈沖頻率超過一個(gè)給定的值時(shí)，這個(gè)閃光在視覺上是未知的，這就需要一個(gè)脈沖寬度調(diào)制頻率足夠高的信號(hào)。在這一點(diǎn)上，人眼可以感覺到整個(gè)周期內(nèi)發(fā)光二極管的平均亮度。2.1.2模擬調(diào)光方式模擬調(diào)光是通過改變LED燈的正電流進(jìn)行的。因?yàn)闊晒舛O管的亮度幾乎與發(fā)光二極管中的直流電流成正比。改變電流最簡單的方法是改變伴隨著熒光二極管的電燈的電阻尺寸。或者一種帶有電壓輸入按鈕的LED驅(qū)動(dòng)芯片，可以改變輸入電壓，這也可以改變LED燈的電流。但電流的變化也會(huì)改變LED燈的色溫和光譜。特別是，使用三色漆的LED照明系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)色差和視力障礙的嚴(yán)重問題。此外，LED燈的電流調(diào)節(jié)將導(dǎo)致燈的閃光問題更加嚴(yán)重。總的來說，光電二極管的電源是DC-DC直流電源，分為增壓和降壓類型。電壓升高型表示，在輸出電壓超過輸入電壓時(shí)，如果led燈調(diào)整到較低的亮度上，燈具電流的下降必然會(huì)導(dǎo)致電壓的降低。當(dāng)電壓小于電壓時(shí)，電壓上升電路中的輸入電壓將達(dá)不到，電壓上升電路將不工作，而是將閃爍。相比之下，直流電源在降壓結(jié)構(gòu)中工作得更好，但當(dāng)LED燈的電壓下降到狀態(tài)時(shí)在直流電路不能承受跌落的情況下，電路由于正常工作故障而閃爍。因此，模擬光調(diào)制法不太適合LED燈。2.1.3晶閘管調(diào)光方式由于傳統(tǒng)的白熾燈使用嵌入式晶閘管調(diào)制光，為了方便LED在市場上的傳播，一些LED驅(qū)動(dòng)程序與三端雙向可控硅光調(diào)制兼容。這種光控方式的主要思路是，在整流電橋前添加可控硅光調(diào)制器，調(diào)節(jié)可控硅整流器，從而為使電導(dǎo)導(dǎo)延時(shí)，切斷交流正弦波，改變有效電壓值，然后調(diào)整電路的輸入功率，以達(dá)到光調(diào)制的目的。傳統(tǒng)的白熾燈是一種清潔的電阻，不管電壓形式是正弦脈絡(luò)還是非正弦，電流形狀總是伴隨著電壓波。然而，當(dāng)三端雙向可控硅開關(guān)用十個(gè)發(fā)光二極管調(diào)暗時(shí)，電壓波形將會(huì)嚴(yán)重失真，從而降低系統(tǒng)的功率因數(shù)并導(dǎo)致更大的電磁干擾問題。目前，國外已經(jīng)設(shè)計(jì)出許多與三端雙向可控硅兼容的發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)芯片。雖然性能有所提高，但系統(tǒng)效率低、發(fā)光二極管燈色譜偏移現(xiàn)象仍然存在，這違反了節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，沒有得到廣泛推廣。圖2-2可控硅調(diào)光輸入電壓波形經(jīng)過對(duì)比，由于模擬調(diào)光會(huì)出現(xiàn)電壓下降造成LED燈閃爍，不能穩(wěn)定調(diào)光的問題，同時(shí)晶閘管調(diào)光存在系統(tǒng)功率低、二極管色譜偏移的問題。故本文設(shè)計(jì)的光LED應(yīng)急燈選擇PWM調(diào)光方式2.2設(shè)計(jì)方案該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩種調(diào)光方案：手動(dòng)光調(diào)制和自動(dòng)光調(diào)制。本電子管用于作為主控制核心的AT89S52，利用光電轉(zhuǎn)換電路模塊，將利用LED模塊發(fā)送功率強(qiáng)大的光信號(hào)，用光電轉(zhuǎn)換開關(guān)處理。允許在A/D轉(zhuǎn)換到另一個(gè)脈沖頻率和寬度來源時(shí)調(diào)整多功能電子管的亮度。在擬議的光調(diào)制方案下，為接收更多的電子管，除其他外，應(yīng)包括光敏收集模塊和轉(zhuǎn)換模塊。如圖2-3所示，AD、單片機(jī)控制模塊、鍵控模塊等及其電子成分。圖2-3系統(tǒng)組成框圖 第3章第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)介紹本設(shè)計(jì)選擇使用的單片機(jī)是AT89S52單片機(jī)，相較于其他同類型單片機(jī)，它的軟件資料比較完整，數(shù)量多，同時(shí)編程也與51兼容，對(duì)于學(xué)生或者初學(xué)者來說較為友好，簡單方便；支持ISP下載，使用起來較方便；FLASHROM可下載10000次以上；可靠性較好。AT89S52是Atmel公司研發(fā)的一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，采用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)進(jìn)行制造，兼容80C51產(chǎn)品的所有指令和引腳。它具有兩種低功耗的工作方式：休閑ID方式和掉電PD方式；有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程的閃存，同時(shí)也允許常規(guī)編程器和程序存儲(chǔ)器在線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程；有一個(gè)全雙工的異步串行通信接口，可用作通用異步接收和發(fā)送器或同步移位寄存器。而這些特點(diǎn)為AT89S52能夠?yàn)樵S多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供具有高靈活度和高有效性的解決方案打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。AT89S52單片機(jī)有多種不同類型的封裝形式，本設(shè)計(jì)中選用的是DIP封裝，其管腳圖如圖3-1所示。圖3-1AT89S52管腳圖3.2主控電路設(shè)計(jì)智能LED應(yīng)急燈設(shè)計(jì)是利用AT89S52單片進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用家用微晶技術(shù)，命令代碼是完全兼容的傳統(tǒng)51單片機(jī)，但速度是正常的8-12倍。內(nèi)部集成電路max810在3.5V到5.5V的范圍內(nèi)工作。AT89S52-CMOS微型控制器，低功率和高性能，有8kbit。AT89S52是一種低成本、高性能的單片COMS8位模擬裝置，含有8k字節(jié)，并多次提供CaXie1000CCP，使用高存儲(chǔ)密度ATMEL、MCS-51兼容性標(biāo)準(zhǔn)說明和80C51的基本結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)設(shè)備，通用中央處理器系統(tǒng)芯片和8個(gè)Pam模塊。Flash提供了一個(gè)非常強(qiáng)大的云層計(jì)算功能的AT89S52微型機(jī)，但許多控制應(yīng)用程序，系統(tǒng)接口是非常高的性能。AT89S52有40個(gè)參考，8kb閃存，256個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，32個(gè)外部輸入/輸出）（I/O），32個(gè)輸入/輸出）和32個(gè)中斷優(yōu)先權(quán)；P0可以定義為8個(gè)底部數(shù)據(jù)/地址。P1是一個(gè)有8位輸入端的雙向輸入/排氣孔，確保頂端電阻，一個(gè)單一的輸入緩沖區(qū)接收來自4TL輸出端的電流。P2接收8位地址的信號(hào)，并控制信號(hào)時(shí)，復(fù)選框被編程和檢查。P3是雙向輸入/輸出系統(tǒng)，這是一個(gè)內(nèi)部阻力，上張力，也可以作為一些特殊功能AT89S52）。其最小系統(tǒng)見圖3-2。圖3-2單片機(jī)系統(tǒng)電路圖AT89S52的上電自動(dòng)復(fù)位需要接一個(gè)10us電容C3和一個(gè)8.2k電阻R1，電容要接到RST引腳，另一邊則接到電源VCC，再此基礎(chǔ)上，下接一個(gè)電阻連接到地即可。上電自動(dòng)復(fù)位的過程中，電容C3要完成充電，在充電的過程中出現(xiàn)短暫的高電平傳到單片機(jī)，充電完成后又回到低電平，這整個(gè)過程就完成了一個(gè)自動(dòng)上電復(fù)位的過程。時(shí)鐘電路是一個(gè)振蕩器，它存在的意義就是控制著單片機(jī)的執(zhí)行速度。XTAL1是方向放大器的輸入端，XTAL2則為反向放大器的輸出端，需要在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器Y1，以及兩個(gè)微調(diào)電容C1和C2構(gòu)成振蕩電路，本文中C1和C2取30pF，起到的作用是提高震蕩電路的穩(wěn)定性。3.3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)老舊的芯片，雖然成本低，但是這些芯片的有著引腳太多，體積大，占用的口線多的缺點(diǎn)，顯然不適合用在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)上。所以要挑選一個(gè)有著成本低，引腳少，體積小等優(yōu)點(diǎn)的芯片，DS1302就符合這所有優(yōu)點(diǎn)，可以大量購買使用。該芯片使用24時(shí)計(jì)時(shí)方法，有自動(dòng)閏年補(bǔ)償?shù)裙δ?，具有體積小，成本低廉，便于安裝等優(yōu)點(diǎn)考慮到系統(tǒng)停電的時(shí)候甚至作為電源為時(shí)鐘電路提供電能，DS1302這個(gè)芯片采用串行通信方式，不僅可以提供作為電源的功能，還有體積小，精度高等功能，工作電壓低，基本上可以滿足系統(tǒng)芯片的全部要求。時(shí)鐘內(nèi)置芯片圖如下圖3-3所示。圖3-3時(shí)鐘內(nèi)置芯片圖DS1302與單片機(jī)接口電路連接原理圖如圖3-4，連接單片機(jī)之后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。圖3-4DS1302連接單片機(jī)電路圖3.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)最簡單的開關(guān)電源電壓復(fù)位開關(guān)控制電路如圖3-5所示。上次直接放電瞬間，rct和t端有源電路突然停止進(jìn)行充電，rct端的電源引線和t端電路不會(huì)持續(xù)出現(xiàn)任何正交的放電脈沖，只要整個(gè)電路rct端一直持續(xù)保持10ms以上的直流動(dòng)態(tài)電壓高電平，就非常有可能直接放電使整個(gè)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)停止放電復(fù)位。圖3-5復(fù)位電路圖3.5A/D轉(zhuǎn)換模塊由于單機(jī)只能識(shí)別數(shù)字信號(hào)，所以必須信號(hào)數(shù)字化處理，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以便單個(gè)機(jī)能夠識(shí)別信號(hào)。他們。這篇文章選擇了普通開關(guān)，如ADC0804，ADC0809，AD574等，使用ADC0804作為主要控制晶體轉(zhuǎn)換A/D電路，具有電路簡單，轉(zhuǎn)換便利的優(yōu)勢。ADC0804與AT89S52的連接方法如圖3-6所示。另外，選擇的ADC0804信號(hào)與P2.7控制相連。讀數(shù)信號(hào)控制線WR、RD的P0.0~P0.7入口與ADC0804對(duì)應(yīng)的單片機(jī)連接ADC0804的8位數(shù)據(jù)DB0~DB7。ADC0804的內(nèi)部轉(zhuǎn)換頻率由R4和C4確定。圖3-6ADC0804接口電路3.6檢測模塊設(shè)計(jì)智能LED應(yīng)急燈在進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)，采用感知外界光強(qiáng)的變化來實(shí)現(xiàn)改變LED驅(qū)動(dòng)電流的變化，本文通過采用光敏電阻器來感知外接光強(qiáng)變化。光敏電阻）是半導(dǎo)體光電效應(yīng)產(chǎn)生的電阻。它改變了電阻的大小取決于光的強(qiáng)度，以控制輸入光的強(qiáng)度，所收集的光強(qiáng)度與光敏電阻的電阻成反比。光敏電阻通常用于測量光線，光控制和光電轉(zhuǎn)換，在微弱光線下，電阻可增加到幾十萬歐姆。而當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，其數(shù)值減少到幾百歐姆。本篇文章選擇了小尺寸、快速反應(yīng)、高靈敏度CDSGL5528光敏電阻。根據(jù)設(shè)計(jì)需求，光信號(hào)需要通過光敏電阻的連續(xù)電阻將光敏電阻轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，光敏電阻足夠強(qiáng)，使我們能夠利用外部電阻上的電壓作為光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)。所以，采用不斷采集光敏電阻對(duì)地的電壓，便可以獲知LED應(yīng)急燈周邊光強(qiáng)的變化。光敏電阻控制模塊圖如圖3-7所示。圖3-7光強(qiáng)采集模塊3.7過壓電流保護(hù)模塊穩(wěn)壓電路有很多分類分類，按照其輸出穩(wěn)壓電流的不同種類，可以將其劃分為：直流驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電阻兩路和小型交流驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓電阻兩路。按照直流穩(wěn)壓動(dòng)力電路和能源負(fù)載之間的并聯(lián)連接電路形式，可以將其劃分為：串聯(lián)直流穩(wěn)壓能源電路及負(fù)載并聯(lián)直流穩(wěn)壓電源兩路。按照自動(dòng)方式調(diào)節(jié)控制開關(guān)中的實(shí)際工作運(yùn)行和正常工作時(shí)的狀態(tài)大致把它分成兩類，即自動(dòng)開關(guān)的線性穩(wěn)壓電源和非自動(dòng)方式調(diào)節(jié)控制開關(guān)的線性穩(wěn)壓電源。按照直流穩(wěn)壓電源線路的基本類型一般可以劃分為三類：簡單穩(wěn)壓電源，反饋式穩(wěn)壓電源以及其他帶有電壓放大器等環(huán)節(jié)的直流穩(wěn)壓電源。圖3-8為本次設(shè)計(jì)所用到的+3.3V穩(wěn)壓電路，主要用到AMS1117-3.3芯片。圖3-8+3.3V穩(wěn)壓電路圖3.8控制模塊按鍵控制電路分為單獨(dú)的和矩形的鍵盤，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)只需要三個(gè)按鈕，簡單的結(jié)構(gòu)和選擇獨(dú)立的鍵盤控制電路。此設(shè)置基于實(shí)際需要設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)放大和手動(dòng)減少三個(gè)按鈕，啟動(dòng)默認(rèn)系統(tǒng)自動(dòng)，考慮到自動(dòng)故障控制，手動(dòng)調(diào)整按鈕LED亮度。如果LED應(yīng)急燈處于其他控制狀態(tài)，LED應(yīng)急燈會(huì)自動(dòng)跳到自動(dòng)控制單元，并在手動(dòng)亮度控制模式，可按鍵盤數(shù)調(diào)整亮度水平。圖3-9中顯示的按鍵示意圖。圖3-9按鍵電路圖3.9電源模塊該項(xiàng)目開發(fā)的單個(gè)AT89S52芯片需要電源+5V直流，以及更常用的穩(wěn)定芯片+5V7805。穩(wěn)定芯片供電所需的外圍組件非常小，而該電路內(nèi)的保護(hù)鏈也非常小，包括管道的重新排水、過熱和重新配置，這些都是可靠的、方便的和廉價(jià)的，故電源穩(wěn)壓芯片選用7805。Ⅵ為信號(hào)輸入端，VO為信號(hào)輸出端，GND為接地端。由于目前最常使用的交流電子管是50HZ220v，因此需要+5V直流和交流+12V電源模塊，使用12V交流輸出變壓器然后處理橋式整流器芯片7805穩(wěn)定電壓，而最終輸出端+5V直流電壓。電源模塊圖3-10。圖3-10電源模塊電路圖 第4章第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1總程序設(shè)計(jì)在對(duì)我們所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有了整體的確定以后，首先要建立總體程序框架流程圖，將模塊劃分為不同的小模塊，逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能，最后合理地連接子模塊，形成總程序。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，程序設(shè)計(jì)主要是包括主程序和子程序。在LED應(yīng)急燈軟件設(shè)計(jì)部分，將使用模塊設(shè)計(jì)的想法。LED應(yīng)急燈軟件主要不是為5個(gè)模塊設(shè)計(jì)的，包括啟動(dòng)LED應(yīng)急燈次級(jí)方案，手動(dòng)控制次級(jí)方案，自動(dòng)管理次級(jí)方案，AD收集次級(jí)方案，光學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)次級(jí)方案等。切換手動(dòng)/自動(dòng)在任何時(shí)間。按鍵I/O口P1.5、P1.6、P1.7讀入，高電位時(shí)P1.5為手動(dòng)控制，低電位時(shí)P1.6為手動(dòng)光度升高控制，低電位時(shí)P1.7為手動(dòng)降低控制，低電位時(shí)P1，5為自動(dòng)控制，為如圖4-1所示。圖4-1LED應(yīng)急燈主函數(shù)流程圖4.2子程序設(shè)計(jì)4.2.1手動(dòng)調(diào)光程序設(shè)計(jì)手動(dòng)部分分別由p1.6和P1.7控制，這取決于硬件電路的設(shè)置。首先，根據(jù)R1表中的請(qǐng)求評(píng)估目前的亮度，該部分編寫了一個(gè)程序來讀取鍵值，這被認(rèn)為是鍵按下按鈕后的有效操作。當(dāng)P1.6請(qǐng)求時(shí)，通常會(huì)增加低壓亮度，而p1.7通常會(huì)增加低壓亮度。程序流程圖如圖4-2所示。圖4-2手動(dòng)調(diào)光程序流程圖4.2.2自動(dòng)調(diào)光程序設(shè)計(jì)在自動(dòng)調(diào)諧光時(shí)，LED控制函數(shù)在一個(gè)子函數(shù)中調(diào)用，并通過循環(huán)和延遲實(shí)現(xiàn)光亮度的變化。其流程圖如圖4-3所示。圖4-3自動(dòng)調(diào)光程序流程圖4.2.3AD采樣程序根據(jù)硬件系統(tǒng)的電路，可以看出ADC0804系統(tǒng)使用線性地址作為輸入/輸出的外部擴(kuò)展。P2.7控制芯片啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，等待INTR變?yōu)榈碗娖絼t轉(zhuǎn)換完畢，將8位數(shù)據(jù)送入CPU。A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖如4-4所示。圖4-4AD采樣程序流程圖4.2.4光強(qiáng)判斷子程序該部分分為五個(gè)區(qū)域(00H-32H、33H-64H、65H-69H、97H-99H-C8H，C9H-FFH)，這取決于A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。子程序流程圖如圖4-5。光度由PWM輸出波調(diào)節(jié)，低亮度、中等亮度、亮度、亮度和全亮度分別為五種不同的亮度，分別為0%、25%、50%、75%和100%。不同的脈輪通過調(diào)用PWM頻率為100HZ的延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn)，這樣人類的眼睛就不會(huì)感覺光源閃爍的狀態(tài)。圖4-5自動(dòng)部分判斷子程序流程圖4.3系統(tǒng)調(diào)試通過Proteus仿真軟件能很好的解決這些問題，器繪圖功能與Protel相同，并動(dòng)態(tài)地模仿Proteus開發(fā)硬件的KEIL軟件。Proteus是在ProteusISIS環(huán)境中開發(fā)的。ISIS編輯環(huán)境具有人機(jī)友好界面，設(shè)計(jì)具有強(qiáng)大的能力。操作模式則是，啟動(dòng)“ProteusISIS”項(xiàng)目包括進(jìn)入“ProteusISIS”的編輯環(huán)境。這個(gè)項(xiàng)目開發(fā)的軟件使用的龍骨可以與Proteus調(diào)試。這是一個(gè)程序，調(diào)試和調(diào)試單個(gè)軟件，可以調(diào)試單獨(dú)的子程序，也可以與模擬硬件電路調(diào)試相結(jié)合。為了滿足設(shè)計(jì)要求，需要在自動(dòng)和手動(dòng)模式下，通過脈寬調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)智能LED應(yīng)急燈不同亮度控制，在自動(dòng)模式下自適應(yīng)外界光度，改變光敏電阻中的光強(qiáng)度，觀察亮度的變化；當(dāng)LED應(yīng)急燈處于手動(dòng)擋時(shí)，手動(dòng)按鍵增加或者減少鍵觀察亮度能夠進(jìn)行相應(yīng)的增加和降低。圖4-6系統(tǒng)仿真圖 第5章第5章設(shè)計(jì)總結(jié)LED是新一代能源照明產(chǎn)品，具有許多優(yōu)勢、高效、低能耗和清潔。在當(dāng)下社會(huì)積極倡導(dǎo)減少能源排放的背景下，LED照明的發(fā)展具有巨大的經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價(jià)值，。本文設(shè)計(jì)了一種具有穩(wěn)定、可靠、高實(shí)用價(jià)值的自動(dòng)調(diào)光LED應(yīng)急燈，通過添加功能，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境，可以作為LED應(yīng)急燈應(yīng)用參考。本文設(shè)計(jì)的LED應(yīng)急燈具備兩種調(diào)光功能，手動(dòng)調(diào)光和自動(dòng)調(diào)光。系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為主控單元，協(xié)調(diào)各模塊的工作，采用發(fā)光二極管組成燈源，應(yīng)用脈寬的調(diào)制技術(shù)調(diào)節(jié)光源。實(shí)現(xiàn)LED應(yīng)急燈可以調(diào)節(jié)亮度，滿足各種照明需求。發(fā)光二極管函數(shù)是基于單片