可控白光LED照明燈報告

1、可 控 L ED 照 明 燈電子設(shè)計大賽培訓(xùn)一期組長：畢聰組員：邵遠(yuǎn)航 喻紅1 作品摘要介紹2 總體設(shè)計方案2.1 總體設(shè)計方案介紹2.2 系統(tǒng)控制方案2.3 總體硬件組成框圖3 主要系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 光照部分的制作3.2 光度計的制作3.3 顯示模塊的使用4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)的軟件流程4.2 核心程序的介紹5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 測試使用的儀器儀表5.2 系統(tǒng)調(diào)試的方法6 實(shí)驗心得7 分工合作可控白光 LED 照明燈1. 作品摘要介紹：我們組設(shè)計的高效可控白光 LED 照明燈及其檢測裝置，用 TI 的 TPS61062 芯片驅(qū)動 45 只白光 LED 進(jìn)行照明。2.總體方案設(shè)計：本系

2、統(tǒng)采用單片機(jī)MSP430 為系統(tǒng)控制的核心，此系統(tǒng)主要包括TPS驅(qū)動模塊，光度計的制作模塊等。2.1 總體設(shè)計方案的介紹：本作品的設(shè)計思想是通過 TI的TPS61062芯片驅(qū)動45只白光 LED 進(jìn)行照明，并能對輸出到 LED 上的功率進(jìn)行測量、顯示和對輸出到 LED 上的電流進(jìn)行預(yù)置、控制。用光敏器件制作一個照度檢測儀，它可以將檢測到的照度顯示。2.2 系統(tǒng)控制方案：用MSP43改現(xiàn)系統(tǒng)控制。MSP43吶部自帶ADC12專換模塊，ADC12模塊主要有以下特點(diǎn)：AD轉(zhuǎn)換為12位，數(shù)據(jù)的測量精度高；采樣速度快； 片內(nèi)參考電壓的產(chǎn)生可以有軟件編程選擇， 也可以由軟件選擇內(nèi)部參考還是外部參考； 可以

3、選擇轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時鐘源； 具有單通道單次轉(zhuǎn)換， 單通道多次轉(zhuǎn)換， 序列通道單次轉(zhuǎn)換和序列通道多次轉(zhuǎn)換 4 種轉(zhuǎn)換模式；具有中斷矢量寄存器； 16 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲寄存器。2. 3 總體硬件組成框圖顯示模塊電源模塊MSP430控制模塊檢測電壓電流照度計一LED發(fā)光TPS61062 芯片驅(qū)動模塊3主要系統(tǒng)硬件的設(shè)計為使作品測量的精確度更高，并且使總體設(shè)計更具有模塊化，我 們對系統(tǒng)的硬件做了精心設(shè)計，模塊具體設(shè)計如下：2.1 光照部分的制作方案一：使用恒流源電路進(jìn)行控制，控制過程中只要控制輸入電 壓即可控制輸出電流（電路如圖），由于題目要求0.1mA步進(jìn)電流， 但輸入電壓要求用單片機(jī)的 DA轉(zhuǎn)換進(jìn)行輸

4、入確切電壓，M430F149 沒有DA轉(zhuǎn)換，所以此方案放棄。它的冏環(huán)增靛很低，以海到滓演負(fù)反面“運(yùn)放 A 接成電陛跟明用,它把標(biāo)出電JR】飛傳到 Aj的同 臨粕人端，住這凄與輸人信號電解目口口，陜 端電陌忖1忖=*代八也一代）+1,*七八代十J 因為 * K1 扭 =/W I J斤以 b I- f _ 1 IyH +11 1 0 運(yùn)牧世成油可控雙向何詢由他&飛的械忖.其大小町由I鼎和K,明節(jié).11/,因而,A,的輸出電店為V（-=rK1 3 儲此Jr91一1%十卜、由于人作同相輸入 放大器，其謝人旭杭很商.籀人偏置電流可忽畸+ 海過R“的電流基本上就是輸出電流I、/用 一匕卜/代，7山此可見，

5、熱的概性取決于質(zhì)空電1達(dá) 是用F測過儲體營的口值和二械桿的反向擊哥電 /時福要的電流大小及方向都嗚花的恒流源電路.方案二：利用TPS61060芯片驅(qū)動4-5只LED照明，采用5V單電源供電。下面我們介紹TPS61062芯片8-Pin 3x3-mm QFN Package Top ViewTPS61062與LED的鏈接如下:VIN3 V to 6 VzyvyC11 uFVINSWOUTILEDFBGNDPGND在實(shí)際使用過程中，如圖所示的VIN引腳應(yīng)直接接IO 口，用IO 口輸出的PWM波進(jìn)行亮度控制。3. 2光度計的制作：方案一：使用硅光電池做光度計。晶體硅光電池有單晶硅與多晶 硅兩大類，用P

6、型（或n型）硅襯底，通過磷（或硼）擴(kuò)散形成 Pn 結(jié)而制作成的，生產(chǎn)技術(shù)成熟，是光伏市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品。采用埋層 電極、表面鈍化、強(qiáng)化陷 光、密柵工藝、優(yōu)化背電極及接觸電極等 技術(shù)，提高材料中的載流子收集效率，優(yōu)化抗反射膜、凹凸表面、高 反射背電極等方式，光電轉(zhuǎn)換效率有較大提高。單晶硅光電池面積有 限，目前比較大的為 10至20cm的圓片，年產(chǎn)能力46MW/a。目 前主要課題是繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模， 開發(fā)帶狀硅光電池技術(shù)，提高材料 利用率。國際公認(rèn)最高效率在 AM1.5條件下為24%,空間用高質(zhì)量 的效率在AM0條件約為13.518%,地面用大量生產(chǎn)的在 AM1條件 下多在1118%之間。以定向凝固

7、法生長的鑄造多晶硅錠代替單晶硅 ,可降低成本，但效率較低。優(yōu)化正背電極的銀漿和鋁漿絲網(wǎng)印刷， 切磨拋工藝，千方百計進(jìn)一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光電 池的轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)18.6%。方案二：利用光敏電阻做光度計。光敏電阻器是利用 半導(dǎo)體的光 電效叵制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng),電阻變小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、 光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電 阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器的阻 值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻 值（暗阻）可達(dá)170M歐，在強(qiáng)光條件（100L

8、X）下，它阻值（亮阻 ）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與 人眼對可見光（0.40.76）”的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光,都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡(小電珠)光線或自然光線作控制光源,使設(shè)計大為簡化。出于制作難易考慮，本實(shí)驗選用光敏電阻做光度計來測量LED的發(fā)光強(qiáng)度。3.3顯示模塊的使用出于熟練度以及所擁有的例程的實(shí)際情況，決定使用諾基亞5110的顯示屏幕。由于例程中不包含動態(tài)數(shù)字的顯示，故添加如下子函數(shù)以完成此 功能：/*LCD_write_shu:顯示6 (寬)*8 (高)點(diǎn)陣列數(shù)字字母符號等半 角類輸入?yún)?shù)：c：顯示的字符；6*8*/v

9、oid LCD_write_shu(int row,int page,int c) /row:列 page:頁 c:字符int i;LCD_set_XY(row*6,page);/ 歹！J,頁 row*8for(i=0;i6;i+)LCD_write_byte(font6x8ci,1);(其中 c 為變量)3.1 系統(tǒng)的軟件流程軟件分為5個部分：PW峨輸出，AD轉(zhuǎn)換檢測電壓，按鍵控制PWM 5 5110的顯示，功率的計算3.2 核心程序的介紹#include #include nokia_5110.h#include BoardConfig.h#include Key.h#include De

10、lay.htypedef unsigned int uint;typedef unsigned char uchar;#define Num_of_Results 32static uint resultsNum_of_Results;/保存ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)組void Trans_val(uint Hex_Val);int zhaodu=0,gonglv=0;uint i = 0,j = 0,dir = 0;uint flag = 0,speed = 0;/*主函數(shù)*void main(void)unsigned char Key;/char z;/*下面六行程序關(guān)閉所有的 IO 口*/P

11、1DIR = 0XFF;P1OUT = 0XFf;/P3DIR = 0XFF;P3OUT = 0XFF;P4DIR = 0XFF;P4OUT = 0XFF;P5DIR = 0XFF;P5OUT = 0XFF;P6DIR = 0XFF;P6OUT = 0X00;/關(guān)閉看門狗/打開 XT2 高頻晶WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/* 選擇系統(tǒng)主時鐘為 8MHz*/BCSCTL1 &= XT2OFF;體振蕩器/do/ IFG1 &= OFIFG;/清除晶振失敗標(biāo)志/for (z = 0xFF; z 0; z-);/等待 8MHz 晶體起振/晶振失效標(biāo)志仍然存/ /while (IF

12、G1 & OFIFG);在？/MCLK 和 SMCLK/BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS;選擇高頻晶振/P6DIR |= BIT2;P6OUT |= BIT2;/關(guān)閉電平轉(zhuǎn)換/P5OUT &= BIT7;P2DIR0xff;/*pwmP1DIR = 0xff;出/ P2 端口設(shè)置為輸P1OUT = 0xff;/ 關(guān)閉其他 LEDP1SEL 尸 BIT6 + BIT7;/ P2.3 和 P2.4 連接內(nèi)部模塊,使用的是第二功能作為TimerA 的比較輸出。CCR0 = 200;/CCTL1 = OUTMOD_7;/ CCR1reset/set/ CCR1 PWMduty cycl

13、eCCTL2 = OUTMOD_7;reset/setCCR2 = flag;cycleTACTL = TASSEL_1 + ID_2 + MC_1;mode/ CCR2/ CCR2 PWM duty/ ACLK/8, upP6DIR |= BIT2;P6OUT |= BIT2;*adcP5DIR|=BIT5;P5OUT&=BIT5;P6DIR|=BIT6;P6OUT&=BIT6;示P6DIR|=BIT5;P6OUT&=BIT5;示/關(guān)閉電平轉(zhuǎn)換/關(guān)閉數(shù)碼管顯示/半閉數(shù)碼管顯/半閉數(shù)碼管顯Key_INIT();LCD_init();LCD_clear();P6SEL |= 0x01;/初始化液

14、晶/ 使能 ADC 通道ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_15+MSC;/ 打開ADC ，設(shè)置采樣時間/CCR1 = flag;ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2;/ 使用采樣定時器ADC12IE = 0x01;/ 使能 ADC 中斷ADC12CTL0 |= ENC;/ 使能轉(zhuǎn)換ADC12CTL0 |= ADC12SC;/ 開始轉(zhuǎn)換while(1)_EINT();/p3.2-p3.4 為調(diào)整pwm 波的板載按鍵，占空比分別加 2、 4、 6Key=Key_Scan();if(Key!=0)switch(Key)case 1:flag=flag+2;break;ca

15、se 2:flag=flag+4;break;case 3:flag=flag+6;break;default : break;else delay_ms(10);if(flag=200)flag=0;CCR2 = flag;/ CCR2 PWM dutycycle/*函數(shù)名稱： ADC12ISR功能：ADC 中斷服務(wù)函數(shù)，在這里用多次平均的計算 P6.0 口的模擬電壓數(shù)值參數(shù)：無返回值 ：無*/#pragma vector=ADC_VECTOR_interrupt void ADC12ISR (void)static uint index = 0;resultsindex+ = ADC12M

16、EM0;if(index = Num_of_Results)uchar i;unsigned long sum = 0;index = 0;for(i = 0; i = 5;/ Move results/ 除以 32Trans_val(sum);/*函數(shù)名稱： Trans_val功 能：將 16進(jìn)制 ADC 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)變換成三位10進(jìn)制真實(shí)的模擬電壓數(shù)據(jù)，并在液晶上顯示參 數(shù)：Hex_Val-16進(jìn)制數(shù)據(jù)n-變換時的分母等于2 的 n 次方返回值 ：無*/void Trans_val(uint Hex_Val)int row=0,page=0;unsigned long caltmp;uint

17、Curr_Volt;uchar t1,i;uchar ptr4;/caltmp = Hex_Valcaltmp = Hex_Val;caltmp = (caltmp 5) + Hex_Val;caltmp = (caltmp 3) + (caltmp 12;caltmp / 2Anptr0 = Curr_Volt / 100;t1 = Curr_Volt - (ptr0 * 100);ptr1 = t1 / 10;ptr2 = t1 - (ptr1 * 10);/ptr3 = 0;位對應(yīng)符號./在液晶上顯示變換后的結(jié)果for(i = 0;i Dec 變換/shuzi表中第10使按鍵每次按下變6 實(shí)驗心得按鍵的電路邏輯不清晰， 在編程時由于初次使用