《LED智能臺(tái)燈系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《LED智能臺(tái)燈系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、一、課程設(shè)計(jì)目的、任務(wù)和內(nèi)容要求：在現(xiàn)代城市中，隨著人口和能源消耗的急劇增長(zhǎng)，總用電量也在日益增加，要是沒(méi)有節(jié)能措施，便會(huì)造成能源枯竭的不良后果。因此，LED智能臺(tái)燈便有了其設(shè)計(jì)的必要性。本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一個(gè)LED智能臺(tái)燈系統(tǒng)。鼓勵(lì)學(xué)生在熟悉基本原理的前提下，與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，提出自己的方案，完善設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)任務(wù)如下： 1熟悉LED智能臺(tái)燈的工作原理； 2寫出LED智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)方案；3用硬件及軟件加以實(shí)現(xiàn)；4寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 二、進(jìn)度安排：第周： 查找資料，熟悉LED智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)原理，給出設(shè)計(jì)總體方案；第2周： 各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)；第3周： 硬件連線，調(diào)試；第4周： 寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告
2、。三、主要參考文獻(xiàn)：1謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)-測(cè)試M .武漢:華中科技大學(xué)出版社, 20002周志敏. 紀(jì)愛(ài)華 集成穩(wěn)壓電源電路圖集M.北京：中國(guó)電力出版社,20073余永全. 單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社,20034林雪梅. 熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用J.甘肅科技縱橫,2005.（01） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄摘要 .IIAbstract .II1 緒論.11.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的.11.2 LED智能臺(tái)燈特性.11.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容. 22 系統(tǒng)的可行性分析. 33 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì). 4 3.1 電源模塊.4 3.1.1 LED光源驅(qū)動(dòng)電路.4 3.1.2 元
3、器件選擇. 53.1.3 LED光源的設(shè)計(jì). .7 3.2 單片機(jī)外圍電路模塊.8 3.2.1單片機(jī)總控制電路.8 3.2.2時(shí)鐘電路.93.2.3 STC89C52具體介紹.103.3 紅外感應(yīng)模塊.113.4 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊.12 4 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì).14 4.1 PWM調(diào)光.14 4.2 人體紅外感應(yīng)144.3 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng).155總 結(jié) .16參考文獻(xiàn) .17附錄.18 附錄1 主要程序代碼.18附錄2 實(shí)物圖.。.22摘 要臺(tái)燈已是千家萬(wàn)戶的必需生活電器，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。LED發(fā)光器件是冷光源，光效高，工作電壓低，而且能耗低
4、，可控制好、無(wú)輻射，同樣亮度下，LED能耗為白熾燈的10，熒光燈的50。LED壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。因此，我們提出LED智能臺(tái)燈方案，本系統(tǒng)主要包括以PT4115芯片為基礎(chǔ)的LED驅(qū)動(dòng)模塊，利用單片機(jī)STC89C52進(jìn)行控制的手動(dòng)PWM調(diào)光模塊、感應(yīng)人體紅外信號(hào)的熱釋電紅外傳感器的紅外感應(yīng)模塊等目的。關(guān)鍵詞：智能臺(tái)燈；LED驅(qū)動(dòng)；PWM調(diào)光；紅外感應(yīng)AbstractDesk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the li
5、ghts and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source of the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% of
6、fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, fluorescent lamp 100 times. Therefore, we put forward the LED intelligence desk lamp scheme, this system mainly includes PT4115 chip in the basis of driver module, LED by SCM STC89C52 to control PWM l
7、ight module, sensing the human body of pyroelectric infrared signal infrared sensor of infrared sensor modules and manual light on the purpose. Keywords： intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive - 25 -1緒論 1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的臺(tái)燈已是千家萬(wàn)戶的必需生活電器，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。在我國(guó),照明耗電占年發(fā)電總量的12% (超過(guò)100億kWh)
8、 ?，F(xiàn)在的臺(tái)燈絕大部分是采用普通的白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈和螺旋節(jié)能燈 ,并且控制方式多采用手動(dòng)開(kāi)關(guān),不能連續(xù)調(diào)節(jié)，更不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。隨著能源緊缺、電價(jià)越來(lái)越高、環(huán)保要求及LED的光效的提高,用LED替代現(xiàn)在臺(tái)燈普遍使用的白熾燈或熒光燈，環(huán)保無(wú)污染。另外，LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段,其發(fā)光效率可達(dá)8090%，并且傳統(tǒng)的臺(tái)燈中的光源體使用的是交流電，所以每秒鐘會(huì)產(chǎn)生100120次的頻閃。LED燈是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，保護(hù)眼睛，可以獲得“柔和”的燈光環(huán)境?，F(xiàn)在中國(guó)約30%的人有不同程度的視力問(wèn)題，其中近視是主要問(wèn)題，近年來(lái)，我國(guó)的近視率已上升為全球第二，僅次于日本，但
9、近視的總?cè)藬?shù)確是全球第一。引起近視的主要原因是用眼不健康，如用連續(xù)用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，看書(shū)，學(xué)習(xí)時(shí)的坐姿不正確等?，F(xiàn)在的普通臺(tái)燈90%的供電系統(tǒng)是用交流電經(jīng)變壓后直接供電，在用電高峰期時(shí)使用會(huì)增加供電系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并且停電時(shí)不能工作，移動(dòng)使用性較差。太陽(yáng)能是新型的綠色能源，但普及率還不高。因此，我們提出智能LED臺(tái)燈方案。1.2 LED智能臺(tái)燈特性1、高效節(jié)能：以相同亮度比較，3W的LED節(jié)能燈333小時(shí)耗1度電，而普通60W白熾燈17小時(shí)耗1度電，普通5W節(jié)能燈200小時(shí)耗1度電。2、超長(zhǎng)壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無(wú)燈絲、無(wú)玻璃泡、不怕震動(dòng)、不易破碎、使用壽命可達(dá)五萬(wàn)小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)
10、，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）。3、健康：光線健康光線中含紫外線和紅外線少，產(chǎn)生輻射少（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）。4、綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通燈管中含有汞和鉛等元素。5、保護(hù)視力：直流驅(qū)動(dòng)，無(wú)頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃）。6、安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，安全隱患小于礦場(chǎng)等危險(xiǎn)場(chǎng)所。7、市場(chǎng)潛力大：低壓、直流供電。1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容本次課程設(shè)計(jì)的LED智能臺(tái)燈主要包括四個(gè)模塊：（1）LED光源驅(qū)動(dòng)利用變壓器將220V的交流電轉(zhuǎn)化成12V的直流電源，然后PT4115芯片將12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源（2）單片機(jī)外圍電路 利用STC89C
11、52單片機(jī)控制PWM調(diào)光以及紅外檢測(cè)等模塊。（3）紅外檢測(cè) 利用熱釋電紅外檢測(cè)模塊來(lái)檢測(cè)是否有人靠近臺(tái)燈，若有人則臺(tái)燈自動(dòng)開(kāi)啟，當(dāng)一段時(shí)間檢測(cè)不到人活動(dòng)是臺(tái)燈就會(huì)漸漸熄滅。（4）手動(dòng)PWM調(diào)光經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來(lái)改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光。 2 系統(tǒng)的可行性分析（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義：本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想來(lái)源于生活，所具有的功能也是為臺(tái)燈使用的方便性及節(jié)能環(huán)保而設(shè)置，因此具有很大的實(shí)際意義。（2）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)可行性分析：針對(duì)目前普通臺(tái)燈存在的能耗高、操作使用不便及功能單一三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究，以單片機(jī)PT4115為控制核心，用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)是否人進(jìn)入使用臺(tái)燈的范圍，用光
12、敏電阻判斷有人在使用臺(tái)燈范圍時(shí)是否需要開(kāi)燈。綜合運(yùn)用傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈是否有人員來(lái)自動(dòng)控制臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)及利用PWN波對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，在功能上使之更加具有人性化，以此提高人的接受度和舒適度。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 電源模塊3.1.1 LED光源驅(qū)動(dòng)電路LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡(jiǎn)、節(jié)省成本的原則，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢(shì)的PT4115芯片。因此選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是生產(chǎn)成本的首要考量。圖3-1 PT4115 LED光源驅(qū)動(dòng)電路圖3-2 PT4
13、115 芯片實(shí)物圖通過(guò) PT4115芯片上的DIM 端，可以方便的進(jìn)行模擬或PWM調(diào)光。由于模擬調(diào)光是直接改變流過(guò)LED電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)，除了亮度會(huì)改變以外，也會(huì)影響白光的質(zhì)量，即不同電流下發(fā)出的白光存在色偏。因此，本設(shè)計(jì)采用PWM調(diào)光方案，PWM調(diào)光的基本原理是保持LED正向?qū)娏骱愣ǎㄟ^(guò)控制電流導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間比例，即改變輸入脈沖信號(hào)的占空比，使LED產(chǎn)生亮暗變化；并利用人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)，當(dāng)LED亮暗變化頻率大于120Hz時(shí)，人眼就不會(huì)感覺(jué)到閃爍，而看到是LED的平均亮度。PWM調(diào)光的優(yōu)勢(shì)是LED正向?qū)ǖ碾娏魇呛愣ǖ?，LED的色度就不會(huì)像模擬調(diào)光時(shí)產(chǎn)生變化。PT4115
14、恒流驅(qū)動(dòng)輸出的電流值計(jì)算公式為： (D為方波信號(hào)占空比，為限流電阻).本設(shè)計(jì)LED光源采用30只小功率白光LED燈珠并聯(lián)方式，且每只LED燈珠額定電流為20mA，則PT4115恒流驅(qū)動(dòng)輸出最大電流應(yīng)為120mA，因此選取0.25電阻。L1為鎮(zhèn)流電感，選取68H，用于穩(wěn)定通過(guò)LED的電流。D1是續(xù)流二極管，當(dāng)芯片內(nèi)部MOS管截止?fàn)顟B(tài)時(shí)為儲(chǔ)存在電感L1中的電流提供放電回路；由于工作在高頻狀態(tài)，D1選用正向壓降小且恢復(fù)速度快的肖特基二極管SS24。3.1.2 元器件選擇表3-1 關(guān)鍵元器件的選擇Rs精度大于1%，比如要輸出350mA，則=0.1/0.35=0，2857Cin100uF （工作電壓50
15、V）輸出電流小于400mA100uF （工作電壓50V）輸出電流大于400mA有續(xù)流儲(chǔ)能和濾波的功能，電容量不宜太小DSS14輸出電流小于400mASS24輸出電流大于400mA導(dǎo)通壓低于0.30V的肖特基二極管，可以提高系統(tǒng)效率；L33-47uH （飽和電流1.8A）輸出電流在800mA到1200mA47-68uH （飽和電流1.2A）輸出電流在400mA到800mA68-100uH （飽和電流0.6A）輸出電流小于400mADCR越小，效率越高。選用EPC13錳鋅4000磁芯。選用額定電流大于工作電流的1-1.5倍整流二極管正向壓降盡可能低于肖特基二極管，可有效地降低系統(tǒng)功耗。電流能力一定
16、要滿足應(yīng)用，原則上大于。PT4115用于小功率白光LED光源驅(qū)動(dòng)方案時(shí)只需四個(gè)零件，Cin是輸入濾波電容，Rs設(shè)定流過(guò)LED的電流，；L是續(xù)流電感，D5是續(xù)流二極管。因適配器已提供12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器D1D4可省略。雖然零件少了，但對(duì)零件的要求更高，設(shè)計(jì)時(shí)需按要求選用，才能使電路進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。PT4115的開(kāi)關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低EMI（Electromagnetic Interference），省略了抗EMI電路。LED光源驅(qū)動(dòng)芯片的恒流精度對(duì)于LED燈具生產(chǎn)廠家而言是至關(guān)重要的，目前LED光源驅(qū)動(dòng)IC的恒流精度批量生產(chǎn)時(shí)都會(huì)有一定的離散性，LED
17、燈具生產(chǎn)廠家在批量生產(chǎn)調(diào)試時(shí)，同樣的電源、同樣的LED光源負(fù)載、同樣的恒流源電源板，因同一型號(hào)的不同驅(qū)動(dòng)IC其恒流精度的個(gè)性差異會(huì)導(dǎo)致恒流源電源板輸出電流產(chǎn)生一定的公差，使同一LED光源負(fù)載的發(fā)光亮度有所不同，這就會(huì)增加恒流源電源板大批量生產(chǎn)時(shí)在線調(diào)試的時(shí)間，影響生產(chǎn)力。因此，恒流源電源板生產(chǎn)廠家應(yīng)選用恒流精度高的驅(qū)動(dòng)IC，恒流精度至少要小于3%，如是1%更理想，但其價(jià)格會(huì)高于3%的產(chǎn)品。（1）電感的選擇：PT4115的設(shè)計(jì)最佳工作頻率在1MHz以下，電感量的大小會(huì)影響其工作頻率，本方案的電感設(shè)計(jì)在68uH以上，這樣系統(tǒng)工作頻率可以控制到1MHz以下。電感量小了，工作頻率趨高，由于PT4115
18、內(nèi)部電流檢測(cè)電路響應(yīng)速度限制，對(duì)內(nèi)部電流正常檢測(cè)出現(xiàn)影響，不能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷控制。另外由于高頻率會(huì)帶來(lái)較大的開(kāi)關(guān)損耗，使芯片運(yùn)行在較高的結(jié)溫下，電應(yīng)力加大，不利于穩(wěn)定工作。電感量太小還會(huì)導(dǎo)致PT4115的SW端燒壞，而無(wú)輸出。電感的DCR越小，效率越高。建議選用EPC13錳鋅4000磁芯。 電感器的飽和電流選小了，D5肖特基二極管的電流選小了，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的續(xù)流不足，LED光源會(huì)產(chǎn)生人眼可見(jiàn)的閃光。將電感器的飽和電流和肖特基二極管的電流適當(dāng)增大即可增大整個(gè)電路的續(xù)流電流，消除因此產(chǎn)生的閃光。 （2）適配器的選擇： 適配器為本方案LED臺(tái)燈提供穩(wěn)定的交流電源-交直流降壓變換
19、，它的實(shí)時(shí)帶載輸出能力將影響本方案LED臺(tái)燈的性能，用于本方案小功率白光LED臺(tái)燈的適配器，它在帶載時(shí)輸出電流應(yīng)大于1A，電壓應(yīng)穩(wěn)定在DC12V。有些帶載能力差的適配器，連接上本方案LED光源負(fù)載時(shí)，其實(shí)時(shí)輸出電壓會(huì)跌落到7V，甚至6.5V，對(duì)于工作電壓從8V開(kāi)始的LED驅(qū)動(dòng)IC，屆時(shí)會(huì)進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)而停止工作，一旦驅(qū)動(dòng)IC停止工作，電壓又回升至12V，LED驅(qū)動(dòng)IC再次進(jìn)入工作狀態(tài)，如此周而復(fù)始，使LED臺(tái)燈出現(xiàn)人眼可見(jiàn)的閃光。此時(shí)，只有更換帶載能力好的適配器才能使LED臺(tái)燈正常工作。同時(shí)應(yīng)選用工作電壓范圍自6V初始的LED驅(qū)動(dòng)IC，也可降低對(duì)適配器的選擇要求，以降低生產(chǎn)配套成本。 （3）
20、EMI的傳導(dǎo)與輻射： 本LED臺(tái)燈方案總體設(shè)計(jì)時(shí)要考慮能過(guò)EMI的傳導(dǎo)與輻射，過(guò)EMI的傳導(dǎo)與輻射的關(guān)鍵是電源變換器，因此要選用能過(guò)EMI。恒流源電源板因使用的驅(qū)動(dòng)IC是DC/DC開(kāi)關(guān)器件，工作時(shí)開(kāi)關(guān)頻率會(huì)產(chǎn)生輻射，因此內(nèi)置在臺(tái)燈底座金屬殼內(nèi)可有效降低輻射，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮金屬底座內(nèi)的磁路屏蔽。3.1.3 LED光源的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)LED光源采用5*6混聯(lián)方式，共由30只高亮度小功率LED燈珠組成,如圖3-3所示；每只LED燈珠的壓降約3.1V，工作電流約20mA。由白光LED的正向伏安特性可知，當(dāng)LED 端電壓超過(guò)其正向?qū)妷汉?，較小的電壓波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致工作電流的的劇烈變化，從而影響LED的
21、正常使用，故LED宜采用恒流驅(qū)動(dòng)方式。因此，本設(shè)計(jì)LED采用高性能PT4115 恒流芯片驅(qū)動(dòng)，PT4115是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源芯片，能將直流電壓直接轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的恒流輸出；其采用630V寬電壓輸入，輸出電流可達(dá)1.2A，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)97，輸出電流精度達(dá)5。該芯片內(nèi)部含有抖頻特性，極大的改善EMI，同時(shí)具有過(guò)溫、過(guò)壓、過(guò)流、LED開(kāi)路保護(hù)等多種功能。該芯片適合用于綠色照明LED燈的驅(qū)動(dòng)電路，具有應(yīng)用電路非常簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。圖3-3 LED光源實(shí)物圖3.2 單片機(jī)外圍電路模塊3.2.1單片機(jī)總控制電路圖3-4 STC89C52單片機(jī)總控制電路STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可
22、擦出只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。3.2.2時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3-5(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶
23、體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖3-5（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。（a） 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路圖3-5時(shí)鐘電路3.2.3 STC89C52具體介紹 主電源引腳（2根）：VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源；GND(Pin20)：接地線。外接晶振引腳（2根）：XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端；
24、XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端?？刂埔_（4根）：RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位；ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)；PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)；EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。可編程輸入/輸出引腳（32根）：STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7；P1口
25、（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7；P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7； P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7。STC89C52主要功能如下表所示：表3-2 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.3 紅外
26、感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊主要由紅熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡及其外電路組成。（1）熱釋電紅外傳感器紅熱釋電紅外傳感器只對(duì)波長(zhǎng)為10m（人體輻射紅外線波長(zhǎng)）左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會(huì)引發(fā)探頭動(dòng)作。探頭內(nèi)包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測(cè)信號(hào)。（2）菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡的利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交
27、替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到得紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入。菲涅爾透鏡的作用有兩個(gè)：一是聚焦作用。而是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干明區(qū)和暗區(qū)，是進(jìn)入探測(cè)區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式產(chǎn)生變化的信號(hào)。圖3-5 模塊外接示意圖圖3-6 直流負(fù)載示意圖圖3-7 交流負(fù)載示意圖3.4 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊在智能模式下，臺(tái)燈能根據(jù)外界的光照強(qiáng)度自行調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，使用戶始終能有一個(gè)合適的光照環(huán)境；如果用戶不需要自動(dòng)調(diào)光，可以用旋鈕來(lái)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，或者使用無(wú)線遙控進(jìn)行調(diào)光，可以根據(jù)用戶自身的需
28、要來(lái)控制臺(tái)燈的亮度。通過(guò)測(cè)量電位器兩端的電壓值，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來(lái)改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光。如下圖所示，通過(guò)調(diào)節(jié)S1增加光強(qiáng)，調(diào)節(jié)S2減小光強(qiáng)。圖3-8 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊電路圖4 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)4.1 PWM調(diào)光PWM 脈沖信號(hào)則由單片機(jī)P1.0 產(chǎn)生，其高低電平?jīng)Q定LED的通斷狀態(tài)。將定時(shí)器T0溢出中斷定為1/2500秒(即400S)，每10 次脈沖作為一個(gè)周期，即頻率為250HZ。這樣，在每1/250 秒的方波周期中，通過(guò)改變方波的輸出占空比，從而實(shí)現(xiàn)LED燈的10 級(jí)亮度調(diào)節(jié)，即LED 亮度等級(jí)由每個(gè)周期內(nèi)的高電平脈沖數(shù)目決定。當(dāng)高電平脈沖個(gè)數(shù)為1時(shí)，占空比為1/
29、10，亮度最低；當(dāng)高電平脈沖為10時(shí)，占空比為1，LED亮度最高。程序見(jiàn)附錄：sbit PWM_ctrl = P10; /設(shè)置PWM輸出端口為P10端口sbit P1_1 = P11; 圖4-1 PWM調(diào)光原理圖4.2 人體紅外感應(yīng)人體紅外感應(yīng)要滿足兩個(gè)條件：有人在使用臺(tái)燈范圍內(nèi)活動(dòng)；外界環(huán)境的光照強(qiáng)度較弱。當(dāng)有人在臺(tái)燈上的熱釋電紅外的探測(cè)范圍內(nèi)活動(dòng)并且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，臺(tái)燈逐漸點(diǎn)亮；或者用戶可以無(wú)線遙控點(diǎn)亮臺(tái)燈。當(dāng)人離開(kāi)后，延時(shí)一段時(shí)間后臺(tái)燈漸漸熄滅。人體紅外感應(yīng)由單片機(jī)P1.1產(chǎn)生，程序見(jiàn)附錄。檢測(cè)到有人：LED_infrared = 0; /紅外檢測(cè)指示燈亮ET1 = 1; /開(kāi)定時(shí)器1中
30、斷if(!add) /檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）PWM_add(); /增加光強(qiáng)if(!minus)&infrared) /檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）PWM_minus(); /減弱光強(qiáng)else /檢測(cè)到?jīng)]人LED_infrared = 1; /紅外檢測(cè)指示燈滅ET1 = 0; /關(guān)定時(shí)器1中斷PWM_ctrl = 0; /PWM占空比輸出為0%4.3 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)利用PWM波進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，其主要代碼如下：if(!add) /檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）PWM_add(); /增加光強(qiáng)if(!minus)&infrared) /檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）PWM_minus(); /減弱光強(qiáng)5 總
31、結(jié)LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。隨著能源緊缺、電價(jià)越來(lái)越高、環(huán)保要求及LED光效的提高，用LED替代現(xiàn)在臺(tái)燈普遍使用的白熾燈或熒光燈，環(huán)保無(wú)污染。另外，LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)8090%，并且傳統(tǒng)的臺(tái)燈中的光源使用的是交流電，所以每秒會(huì)產(chǎn)生100120次得頻閃。LED燈是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，保護(hù)眼睛，可以獲得“柔和”的燈光環(huán)境。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們組四人分工合作，分成資料搜集、元件采購(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、論文完成等幾個(gè)方面的工作。在整個(gè)設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，我們，積極討論設(shè)計(jì)方案，通力合作，完成了本次的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)這是一個(gè)
32、自主學(xué)習(xí)的過(guò)程，我們也在此過(guò)程中學(xué)到了許多知識(shí)，對(duì)單片機(jī)也有了較深入的了解，對(duì)我們能力的提高有很大的幫助。雖然項(xiàng)目達(dá)到了初定的目標(biāo)，但我們同時(shí)還提出了其他的設(shè)想，如蜂鳴器報(bào)警（提醒坐姿不正的人）以及液晶顯示模塊（顯示時(shí)間）人體追蹤（即臺(tái)燈跟著人體的活動(dòng)而自動(dòng)調(diào)整照明方向）等設(shè)想，但由于時(shí)間關(guān)系，只能作為本項(xiàng)目的擴(kuò)展功能，以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。參考文獻(xiàn)【1】謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)-測(cè)試M .武漢:華中科技大學(xué)出版社, 2000【2】周志敏 紀(jì)愛(ài)華 集成穩(wěn)壓電源電路圖集M.北京：中國(guó)電力出版社,2007【3】余永全.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社,2003【4】林雪梅. 熱釋
33、電紅外傳感器及其應(yīng)用J.甘肅科技縱橫,2005.（01）附錄附錄1：主要程序代碼：#include reg51.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit LED_infrared = P34; /設(shè)置紅外檢測(cè)指示燈為P34端口sbit LED_status = P35; /設(shè)置系統(tǒng)工作指示燈為P35端口sbit PWM_ctrl = P10; /設(shè)置PWM輸出端口為P10端口sbit P1_1 = P11; sbit add = P12; /設(shè)置按鍵檢測(cè)輸入端口（增加光強(qiáng)）為P12端口sbit minus = P13;
34、/設(shè)置按鍵檢測(cè)輸入端口（減弱光強(qiáng)）為P12端口uchar infrared;uint HighTime = 65535; /設(shè)置初始占空比為0%uint LowTime = 56535;uchar flag = 0; /設(shè)置標(biāo)志位void init_sys() /系統(tǒng)初始化函數(shù)PWM_ctrl = 1;LED_status = 1;LED_infrared = 1;infrared=0;void init_timer1() /定時(shí)器1初始化函數(shù)TMOD = 0 x10;TH1 = HighTime8;TL1 = HighTime;EA = 1;ET1 = 1;TR1 = 1;void PWM_
35、add() / PWM占空比增加函數(shù)if(LowTime65535)HighTime = HighTime-1000;LowTime = LowTime+1000;void PWM_minus() /PWM占空比減小函數(shù)if(HighTime8;TL1 = HighTime;PWM_ctrl = 0;elseTH1 = LowTime8;TL1 = LowTime;PWM_ctrl = 1;TR1 = 1;void delay(uint n) / 延時(shí)函數(shù)uchar i;while(n-)i=10;while(i-);void main()init_sys(); /系統(tǒng)初始化init_time
36、r1(); /定時(shí)器1初始化while(1) LED_status = LED_status; /LED狀態(tài)變化（亮滅）delay(5000);infrared = P1_1; /檢測(cè)紅外檢測(cè)輸入端口if(infrared) /檢測(cè)到有人LED_infrared = 0; /紅外檢測(cè)指示燈亮ET1 = 1; /開(kāi)定時(shí)器1中斷if(!add) /檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）PWM_add(); /增加光強(qiáng)if(!minus)&infrared) /檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）PWM_minus(); /減弱光強(qiáng)else /檢測(cè)到?jīng)]人LED_infrared = 1; /紅外檢測(cè)指示燈滅ET1 = 0
37、; /關(guān)定時(shí)器1中斷PWM_ctrl = 0; /PWM占空比輸出為0% 附錄2：實(shí)物圖：圖1 電路總模塊圖圖2 實(shí)物整體圖答辯記錄表學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 08225031 班級(jí)： 08物51 答辯地點(diǎn)： 7#207 答辯內(nèi)容記錄：1. 上交論文；2. 為答辯老師及在座同學(xué)演示智能臺(tái)燈的功能；3. 講解智能臺(tái)燈更功能模塊的工作原理；4. 回答答辯老師提問(wèn)的問(wèn)題：驅(qū)動(dòng)模塊是如何工作的？答：首先通過(guò)12v交流變壓器將220v交流點(diǎn)變成12v交流，通過(guò)全橋整流，再經(jīng)電容濾波，輸出幅值變化緩慢的近似直流電，再經(jīng)過(guò)pt4115恒流芯片輸出穩(wěn)定的直流信號(hào)。紅外可否調(diào)節(jié)？答：可以，紅外模塊上有兩個(gè)旋鈕，分別用
38、于調(diào)節(jié)響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)距離。 5. 答辯老師評(píng)分，答辯結(jié)束。成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 類別合計(jì)分值各項(xiàng)分值評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際得分合計(jì)得分備注平時(shí)完成情況3010按時(shí)參加課程設(shè)計(jì)，無(wú)曠課、遲到、早退、違反實(shí)驗(yàn)室紀(jì)律等情況。10設(shè)計(jì)方案規(guī)范合理，設(shè)計(jì)目標(biāo)明確，符合專業(yè)培養(yǎng)要求，時(shí)間安排得當(dāng)，技術(shù)路線可靠。10按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求完成了全部任務(wù)，能完整演示其設(shè)計(jì)內(nèi)容，符合要求。報(bào)告完成情況3010報(bào)告文字通順，內(nèi)容翔實(shí)，論述充分、完整，立論正確，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)合理，報(bào)告整體格式規(guī)范。10設(shè)計(jì)方案合理、可行，論證嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)；符號(hào)統(tǒng)一；圖表完備、符合規(guī)范要求。10能對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行全面的總結(jié)，得出有價(jià)值的結(jié)論或結(jié)果；參考文獻(xiàn)數(shù)量在3篇以上，格式符合要求，在正文中正確引用。答辯情況4020在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能就所設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行闡述，言簡(jiǎn)意明，重點(diǎn)突出，論點(diǎn)正確，條理清晰。答辯組長(zhǎng)： 20在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能準(zhǔn)確、完整、流利地回答教師所提出的問(wèn)題。總評(píng)成績(jī)： 分 指導(dǎo)教師： （簽字）日 期： 年 月 日課程設(shè)計(jì)總結(jié)成績(jī)分析表班級(jí)分?jǐn)?shù)分布90分以上89-8079-7069-6060分以下學(xué)生數(shù)百分比最高分最低分平均分（以下為總結(jié)內(nèi)容）
LED智能臺(tái)燈系統(tǒng)課程設(shè)計(jì).doc
