基于單片機(jī)的PWM調(diào)光燈設(shè)計(jì)大學(xué)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

1、基于單片機(jī)的pwm調(diào)光燈摘 要 pwm調(diào)光是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光 led驅(qū)動器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。pwm 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高！例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個專用 pwm 接口可以簡單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號，該信號通過一個電阻，連接到驅(qū)動器的 en 接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動器都支持pwm 調(diào)光。 不管用buck, boost, buck-boost還是線性調(diào)節(jié)器來驅(qū)動led，它們的共同思路都是用驅(qū)動電路來控制光的輸出。一些應(yīng)用只是簡單地來實(shí)現(xiàn)“開”和

2、“關(guān)”地功能，但是更多地應(yīng)用需求是要從0到100%調(diào)節(jié)光的亮度，而且經(jīng)常要有很高的精度。設(shè)計(jì)者主要有兩個選擇：線性調(diào)節(jié)led電流（模擬調(diào)光），或者使用開關(guān)電路以相對于人眼識別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值（數(shù)字調(diào)光）。使用脈沖寬度調(diào)制（pwm）來設(shè)置周期和占空度（圖1）可能是最簡單的實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光的方法，并且buck調(diào)節(jié)器拓?fù)渫軌蛱峁┮粋€最好的性能。 關(guān)鍵詞 數(shù)字脈沖/占空比/驅(qū)動電路/線性調(diào)節(jié)based on scm pwm dimming the lightsabstract pwm dimming is a simple digital pulse, the repeate

3、d switching of white led driver dimming technology. application of the system only needs to provide a wide, narrow different digital pulse, can easily change the output current, thereby regulating the brightness of white light led. pwm dimming has the advantage of being able to provide high quality

4、white light, and the application of simple, high efficiency! for example, in a mobile phone system, using a special pwm interface can easily generate arbitrary duty cycle of the pulse signal, the signal is passed through a resistor, connected to the drive en interface. most manufacturers drive suppo

5、rt pwm dimming. for buck, boost, buck-boost or linear regulator to drive led, their common ideas are the drive circuit to control the output of light. some applied simply to achieve the on and off function, but more application demand is to be from 0 to 100% regulates the brightness of the light, an

6、d often have very high precision. the designer has two main options: linear regulator led current ( analog dimming ), or using the switch circuit with respect to human recognition capacity, a high enough frequency to change the average light output ( digital dimming ). the use of pulse width modulat

7、ion ( pwm ) to set the cycle and duty cycle ( figure 1 ) is probably the most simple digital dimming method, and buck regulator topology can often provide a best performance.key words digital pulse ,duty ,drive circuit ,linear regulator目 錄中文摘要i英文摘要ii引 言11 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡介21.1 單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成21.2 單片機(jī)的工作原理22 pwm調(diào)光原理

8、簡介42.1 pwm調(diào)光技術(shù)原理42.1.1 脈沖寬度調(diào)節(jié)42.1.2 pwm對于led調(diào)光的優(yōu)勢52.2 led光源的特性73 電路設(shè)計(jì)83.1 電路設(shè)計(jì)流程圖83.2 主控元件與功能模塊介紹83.2.1 按鍵功能設(shè)計(jì)83.2.2 主控元件單片機(jī)83.2.3 光源模塊113.2.4 電源的選擇與連接113.3 其他元件工作特性123.3.1 led發(fā)光二極管功能簡介123.3.2 晶振的作用與電路的連接134 實(shí)物裝配與調(diào)試164.1 實(shí)物裝配流程164.1.1 按照電路原理圖焊接組件164.1.2 元器件清單及型號164.2 單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫164.3 焊接工序注意事項(xiàng)164.4 調(diào)試

9、完善功能18結(jié)束語19致 謝20參考文獻(xiàn)21附錄1：電路原理圖22附錄2：元器件清單及型號23 附錄3：單片機(jī)內(nèi)部程序正文24 附錄4：實(shí)物成果圖26 附錄5：實(shí)物使用說明27引 言 目前，針對led亮度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調(diào)節(jié)led的電流(模擬調(diào)光)或在肉眼無法察覺的高頻下，讓驅(qū)動電流從0到目標(biāo)電流值之間來回切換(數(shù)字調(diào)光)。利用脈沖寬度調(diào)變(pwm)來設(shè)定循環(huán)和工作周期可能是實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光的最簡單的方法，原因是相同的技術(shù)可以用來控制大部分的開關(guān)轉(zhuǎn)換器。 方案一：利用單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的高頻脈沖，來改變驅(qū)動電流，從而精確地調(diào)節(jié)led亮度，即本論文所要介紹的調(diào)光方法(pwm調(diào)光）

10、，為盡量降低 聽到噪聲和輻射，高端照明系統(tǒng)的調(diào)光頻率范圍一般要求幾萬赫茲； 方案二：由于led的亮度在一定范圍內(nèi)與電流成正比，led的模擬調(diào)光是對led的每個周期進(jìn)行調(diào)整，簡單地說，它是不斷調(diào)整led的電流大小來改變亮度的，可以通過調(diào)整電流檢測電阻rsns，或用模擬電壓驅(qū)動ic的某個調(diào)光功能引腳來完成。無論led是經(jīng)由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩(wěn)壓器驅(qū)動，連接每一個驅(qū)動電路最常見的線程就是需要控制光的輸出?，F(xiàn)今僅有很少數(shù)的應(yīng)用只需要開和關(guān)的簡單功能，絕大多數(shù)都需要從0100%去微調(diào)亮度。 因此，利用單片機(jī)輸出pwm信號，能對led進(jìn)行精準(zhǔn)，快速，有效地亮度調(diào)節(jié)。1 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡介1.1

11、單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成 單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機(jī)存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時器/計(jì)時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1.2 單片機(jī)的工作原理 單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)的一個分支。它是在一塊芯片上集成（嵌入）了cpu、ram和rom存儲器、io接口等而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。因主要用于工業(yè)測控領(lǐng)域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器。單片機(jī)的核心是中

12、央處理器cpu。用超大規(guī)模集成技術(shù)把cpu集成在一塊芯片上，稱為微處理器。微處理器、微控制器和微型計(jì)算機(jī)三者的關(guān)系十分密切。目前，單片機(jī)在工業(yè)測控領(lǐng)域中已占重要地位。各電氣廠商、機(jī)電行業(yè)和測控企業(yè)都把單片機(jī)作為本部門產(chǎn)品更新?lián)Q代、產(chǎn)品智能化的重要工具。單片機(jī)自動完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動完成某一特定任務(wù)，必須把要解決

13、的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須

14、有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器pc（包含在cpu中），在開始執(zhí)行程序時，給pc賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，pc在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。2 pwm調(diào)光原理簡介2.1 pwm調(diào)光技術(shù)原理2.1.1 脈沖寬度調(diào)節(jié)我們知道用一個按鍵開關(guān)來控制放光二極管的亮滅，能很明顯看到它亮、暗的變化。試想一下，假如用一個開、關(guān)頻率很高的按鍵開關(guān)來控制發(fā)光二級管的亮、滅，由于人的視覺有1/24秒左右的視覺停留，當(dāng)這個頻率高于人的分辨能力，我們就會看到發(fā)光二級管一直亮著的錯覺

15、。故而，我們控制這個頻率的高低，就能達(dá)到調(diào)光的目的，這種調(diào)光技術(shù)利用的是數(shù)字脈沖來實(shí)現(xiàn)的，是一種有效，精準(zhǔn)，快速的調(diào)光手段。然而，現(xiàn)實(shí)中這種開關(guān)并非存在，而只是一種理想化的東西。但是如果利用單片機(jī)輸出高頻脈沖就能達(dá)到同樣的效果。pwm調(diào)光是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光 led驅(qū)動器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。pwm 是脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫，指一個周期中亮燈時間所占的比例。這個周期很短或說頻率很高，至少要高過人眼感光的反應(yīng)速度。pwm調(diào)光就是通過調(diào)整燈亮的時間與燈滅時間的比例來調(diào)整平均感觀亮度的方法

16、。在微小的時間片里，燈要么是全開、要么是全關(guān)，沒有半開的中間狀態(tài)。pwm調(diào)光可以是分檔的，也可以是無級的。 pwm dimming (脈寬調(diào)制)調(diào)光方式這是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光led驅(qū)動器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。pwm 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡單，效率高！例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個專用pwm接口可以簡單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號，該信號通過一個電阻，連接到驅(qū)動器的en接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動器都支持pwm 調(diào)光。采樣控制理論中有一個重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖

17、加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。pwm控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。pwm控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在20世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。知道進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)及其迅速發(fā)展，pwm控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，pwm

18、控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。到目前為止，已出現(xiàn)了多種pwm控制技術(shù)。 一般情況下，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的脈寬有兩種方法，一種方法是采用模擬電路中的調(diào)制方法，另一種方法是使用脈沖計(jì)數(shù)法。對于一般電機(jī)控制，采用第一種方法在控制電壓變化時濾波的實(shí)現(xiàn)存在較大的困難，這主要是因?yàn)闉V波頻率較低、濾波精度要求高和濾波電路的參數(shù)不易調(diào)整。因此，本設(shè)計(jì)采用由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的脈沖計(jì)數(shù)法。2.1.2 pwm對于led調(diào)光的優(yōu)勢led調(diào)光目前有兩種思路：一是線性調(diào)節(jié)led電流（即模擬調(diào)光），二是使用開關(guān)電路以相對于人眼識別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值（數(shù)字調(diào)光）。（pwm）是屬于數(shù)字調(diào)光的方法。模擬調(diào)光通?？?/p>

19、以很簡單的來實(shí)現(xiàn)。但是由于led光的特性要隨著平均驅(qū)動電流而偏移。對于單色led來說，其主波長會改變。對白光led來說，其相關(guān)顏色溫度（cct）會改變。用pwm調(diào)光則保證了led發(fā)出設(shè)計(jì)者需要的顏色。pwm調(diào)光也可以提高輸出電流精度。用線性調(diào)節(jié)的模擬調(diào)光會降低輸出電流的精度。通常來說，相對于模擬調(diào)光，pwm調(diào)光可以精度大于線性控制光輸出。從節(jié)能來說，沒有可比性。因?yàn)閜wm是保證cct和顏色情況下測定電流（光強(qiáng)），模擬調(diào)光則是不存在這個前提。如果要犧牲這個前提來考慮節(jié)能的話，需要實(shí)測數(shù)據(jù)。但我估計(jì)在實(shí)現(xiàn)同等照度的情況下，pwm會有優(yōu)勢。led生產(chǎn)商在他們的產(chǎn)品電氣特性表中特別制定了一個驅(qū)動電流，

20、這樣就能保證只以這些特定驅(qū)動電流來產(chǎn)生的光波長或cct.用pwm調(diào)光保證了led發(fā)出設(shè)計(jì)者需要的顏色，而光的強(qiáng)度另當(dāng)別論。這種精細(xì)控制在rgb應(yīng)用中特別重要，以混合不同顏色的光來產(chǎn)生白光。從驅(qū)動ic的前景來看，模擬調(diào)光面臨著一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這就是輸出電流精度。幾乎每個led驅(qū)動都要用到某種串聯(lián)電阻來辨別電流。電流辨別電壓（vsns）通過折衷低能耗損失和高信噪比來選定。驅(qū)動中的容差、偏移和延遲導(dǎo)致了一個相對固定的誤差。要在一個閉環(huán)系統(tǒng)中降低輸出電流就必須降低vsns.這樣就會反過來降低輸出電流的精度，最終，輸出電流無法指定、控制或保證。通常來說，相對于模擬調(diào)光，pwm調(diào)光可以提高精度，線性控制光

21、輸出到更低級。但是，pwm 調(diào)光有其劣勢。主要反映在：pwm 調(diào)光很容易使得白光 led 的驅(qū)動電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲（audible noise，或者 microphonic noise）。這個噪聲是如何產(chǎn)生？通常白光 led 驅(qū)動器都屬于開關(guān)電源器件（buck、boost 、charge pump 等），其開關(guān)頻率都在 1mhz左右，因此在驅(qū)動器的典型應(yīng)用中是不會產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。但是當(dāng)驅(qū)動器進(jìn)行 pwm調(diào)光的時候，如果 pwm 信號的頻率正好落在 200hz 到 20khz 之間，白光 led 驅(qū)動器周圍的電感和輸出電容就會產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。所以設(shè)計(jì)時要避免使用 20khz 以

22、下低頻段。 另外市面上也有些調(diào)光電路用到了可控硅調(diào)光，可控硅前沿調(diào)光器若直接用于控制普通的led驅(qū)動器，led燈會產(chǎn)生閃爍，更不能實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)光控制。原因歸結(jié)如下：(1)可控硅的維持電流問題。目前市面上的可控硅調(diào)光器功率等級不同，維持電流一般是775ma(驅(qū)動電流則是7100ma)，導(dǎo)通后流過可控硅的電流必須要大于這個值才能繼續(xù)導(dǎo)通，否則會自行關(guān)斷。(2)阻抗匹配問題。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，可控硅和驅(qū)動電路的阻抗都發(fā)生變化，且驅(qū)動電路由于有差模濾波電容的存在，呈容性阻抗，與可控硅調(diào)光器存在阻抗匹配的問題，因此在設(shè)計(jì)電路時一般需要使用較小的差模濾波電容。(3)沖擊電流問題。由于可控硅前沿?cái)夭ㄊ沟幂斎?/p>

23、電壓可能一直處于峰值附近，輸入濾波電容將承受大的沖擊電流，同時還可能使得可控硅意外截止，導(dǎo)致可控硅不斷重啟，所以一般需要在驅(qū)動器輸入端串接電阻來減小沖擊。(4)導(dǎo)通角較小時led會出現(xiàn)閃爍。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小時，由于此時輸入電壓和電流均較小，導(dǎo)致維持電流不夠或者芯片供電不夠，電路停止工作，使led產(chǎn)生閃爍。2.2 led光源的特性 模擬調(diào)光通?？梢院芎唵蔚膩韺?shí)現(xiàn)。我們可以通過一個控制電壓來成比例地改變led驅(qū)動的輸出。模擬調(diào)光不會引入潛在的電磁兼容/電磁干擾（emc/emi）頻率。然而，在大多數(shù)設(shè)計(jì)中要使用pwm調(diào)光，這是由于led的一個基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性要隨著平均驅(qū)動電流而偏移。對于單色

24、led來說，其主波長會改變。對白光led來說，其相關(guān)顏色溫度（cct）會改變。對于人眼來說，很難察覺到紅、綠或藍(lán)led中幾納米波長的變化，特別是在光強(qiáng)也在變化的時候。但是白光的顏色溫度變化是很容易檢測的。大多數(shù)led包含一個發(fā)射藍(lán)光譜光子的區(qū)域，它透過一個磷面提供一個寬幅可見光。低電流的時候，磷光占主導(dǎo)，光趨近于黃色。高電流的時候，led藍(lán)光占主導(dǎo)，光呈現(xiàn)藍(lán)色，從而達(dá)到了一個高cct.當(dāng)使用一個以上的白光led的時候，相鄰led的cct的不同會很明顯也是不希望發(fā)生的。同樣延伸到光源應(yīng)用里，混合多個單色led也會存在同樣的問題。當(dāng)我們使用一個以上的光源的時候，led中任何的差異都會被察覺到。3

25、電路設(shè)計(jì)3.1 電路設(shè)計(jì)流程圖圖 3-1 電路設(shè)計(jì)流程圖3.2 主控元件與功能模塊介紹3.2.1 按鍵功能設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用一個自鎖開關(guān)，三個按鍵開關(guān)作為控制系統(tǒng)的按鈕。自鎖開關(guān)作為電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為整個電路上電，斷電的功能。按鍵開關(guān)一為復(fù)位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)led任何時候的導(dǎo)通與關(guān)閉，當(dāng)再次按下復(fù)位開關(guān)，點(diǎn)亮led的亮度為默認(rèn)按下復(fù)位開關(guān)關(guān)閉led時的亮度，復(fù)位開關(guān)并不是電源的開關(guān)，而是讓程序從第一步開始執(zhí)行的功能開關(guān)。余下兩個按鍵開關(guān)作為調(diào)節(jié)亮度使用，即為增大亮度，減小亮度，長按則實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)光。3.2.2 主控元件單片機(jī) stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在

26、系統(tǒng)可編程flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram，32位i/o口線，內(nèi)置4kb eeprom，max810復(fù)位電路，三個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35mhz，6t/12t可選。下圖為stc89c52引腳圖以及各引腳功

27、能：圖 3-2 stc89c52引腳圖vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時，p1口作

28、為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口

29、寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（計(jì)時器0外部輸入）p3.5 t1（計(jì)時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在flash編程期間，此引腳用于

30、輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea / vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存

31、儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3.2.3 光源模塊本調(diào)光實(shí)物采用八只高亮度led發(fā)光二極管作為光源模塊，每只led正極分別接一個330的電阻作為限流電阻,引出的八個引腳集結(jié)為一個公共端作為電路的+5v端，而每只led的負(fù)極分別接stc89c52單片機(jī)p1口的八個引腳，即為該電路的光源模塊。3.2.4 電源的選擇與連接 選用

32、usb供電，由于從usb的4號引腳出來的是+5v的直流電，故可以直接作為單片機(jī)供電電路用，一根usb內(nèi)有四根芯線，通常紅色和黑色作為電源線，紅色為+5v電壓，黑色為0v電壓。將這兩根電源線分別于與自鎖開關(guān)的兩組自鎖線路每一端相連，每組自鎖線路都剩下一個引腳，對應(yīng)接單片機(jī)引腳中的vcc（+5v）與gnd（0v），自鎖開關(guān)作為整個電路的電源開關(guān)，控制整個電路電壓的供給。實(shí)物連接如下圖：圖 3-3 自鎖開關(guān)接線圖3.3 其他元件工作特性3.3.1 led發(fā)光二極管功能簡介 50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年。led是英文light emitting

33、diode（發(fā)光二極管的縮寫），發(fā)圖 3-4 發(fā)光二極管構(gòu)造圖光二極管它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以led的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為pn結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），

34、電流從led陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。led發(fā)光二級管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為led。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從p區(qū)注入到n區(qū)的空穴和由n區(qū)注入到p區(qū)的電子，在pn結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線

35、很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻r可用下式計(jì)算： r=（euf）/if式中e為電源電壓，uf為led的正向壓降，if為led的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二級管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示器。把它的管心

36、做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個數(shù)碼管可顯示09十個數(shù)目字。3.3.2 晶振的作用與電路的連接晶振的作用就是給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時鐘/脈沖信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。判斷單片機(jī)芯片及時鐘系統(tǒng)是否正常工作有一個簡單的辦法，就是用萬用表測量單片機(jī)晶振引腳（18、19腳）的對地電壓，以正常工作的單片機(jī)用數(shù)字萬用表測量為例：18腳對地約2.24v，19腳對地約2.09v。對于懷疑是復(fù)位電路故障而不能正常工作的單片機(jī)也可以采用模擬復(fù)位的方法來判斷，單片機(jī)正常工作時第9腳對地電壓

37、為零，可以用導(dǎo)線短時間和5v連接一下，模擬一下上電復(fù)位，如果單片機(jī)能正常工作了，說明這個復(fù)位電路有問題晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（vco）。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性

38、，如果給他通電，他就會產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給他機(jī)械力，他又會產(chǎn)生電，這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。他們有一個很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個高q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即q 值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾

39、波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。晶振的工作原理其實(shí)就是在石英晶體的兩個極板上加一個電場，晶片會產(chǎn)生機(jī)械形變，對極板施加機(jī)械力使其變形，又會在基板上產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這叫壓電效應(yīng)。如果在兩個極板上加上交變的電壓，晶片便會產(chǎn)生機(jī)械變形震蕩，同時這種機(jī)械震蕩還會產(chǎn)生交變電場（比較的微小），但是當(dāng)外加交變的電壓的頻率與晶片固有的頻率（尤其形狀和尺寸決定）相等時，機(jī)械振動的幅度會加劇，產(chǎn)生交變電場也增大。叫做壓電諧波。晶振一般要連接兩個低容量電容后，再連入單片機(jī)。匹配電容負(fù)載電容是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負(fù)載電容。要求高的場合還要考慮

40、ic輸入端的對地電容。一般晶振兩端所接電容是所要求的負(fù)載電容的兩倍。這樣并聯(lián)起來就接近負(fù)載電容了。負(fù)載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。他是一個測試條件，也是一個使用條件。應(yīng)用時一般在給出負(fù)載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻。 一般情況下，增大負(fù)載電容會使振蕩頻率下降，而減小負(fù)載電容會使振蕩頻率升高。負(fù)載電容是指晶振的兩條引線連接ic塊內(nèi)部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電路中串接電容。負(fù)載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。標(biāo)稱頻率相同的晶振，負(fù)載電容不一定相同。因?yàn)槭⒕w振蕩器有兩個諧振頻率，一個是串聯(lián)揩振晶振的低負(fù)載電

41、容晶振：另一個為并聯(lián)揩振晶振的高負(fù)載電容晶振。所以，標(biāo)稱頻率相同的晶振互換時還必須要求負(fù)載電容一至，不能冒然互換，否則會造成電器工作不正常。 4 實(shí)物裝配與調(diào)試4.1 實(shí)物裝配流程4.1.1 按照電路原理圖（見附錄）焊接組件4.1.2 元器件清單及型號（見附錄）4.2 單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫 關(guān)于頻率和占空比的確定，對于12m晶振，假定pwm輸出頻率為1khz,這樣定時中斷次數(shù)設(shè)定為c=10，即0.01ms中斷一次，則th0=ff,tl0=f6;由于設(shè)定中斷時間為0.01ms，這樣可以設(shè)定占空比可從1-100變化。即0.01ms*100=1ms #include #define uchar un

42、signed char th0和tl0是計(jì)數(shù)器0的高8位和低8位計(jì)數(shù)器，計(jì)算辦法:tl0=(65536-c)%256; th0=(65536-c)/256,其中c為所要計(jì)數(shù)的次數(shù)即多長時間產(chǎn)生一次中斷；tmod是計(jì)數(shù)器，工作模式選擇，0x01表示選用模式1,它有16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)脈沖為65536最長時間為1ms*65536=65.536ms 用程序編輯器將編好的程序（見附錄）燒入單片機(jī)。4.3 焊接工序注意事項(xiàng)焊接的物理基礎(chǔ)是“浸潤”，浸潤也叫“潤濕”。要解釋浸潤，先從荷葉上的水珠說起：荷葉表面有一層不透水的臘質(zhì)物質(zhì)，水的表面張力使它保持珠狀，在荷葉上滾動而不能攤開，這種狀態(tài)叫做不能浸潤；

43、反之，假如液體在與固體的接觸面上攤開，充分鋪展接觸，就叫做浸潤。錫焊的過程，就是通過加熱，讓鉛錫焊料在焊接面上熔化、流動、浸潤，使鉛錫原子滲透到銅母材（導(dǎo)線、焊盤）的表面內(nèi)，并在兩者的接觸面上形成cu6-sn5的脆性合金層。在焊接過程中，焊料和母材接觸所形成的夾角叫做浸潤角，如下圖中，當(dāng)時，焊料與母材沒有浸潤，不能形成良好的焊點(diǎn)；(b)圖中，當(dāng)時，焊料與母材浸潤，能夠形成良好的焊點(diǎn)。仔細(xì)觀察焊點(diǎn)的浸潤角，就能判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量。圖 4-1 焊料與母材接觸示意圖圖：浸潤與浸潤角顯然，如果焊接面上有阻隔浸潤的污垢或氧化層，不能生成兩種金屬材料的合金層，或者溫度不夠高使焊料沒有充分熔化，都不能使焊料浸潤

44、。進(jìn)行錫焊，必須具備的條件有以下幾點(diǎn)： 焊件必須具有良好的可焊性所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與焊錫能形成良好結(jié)合的合金的性能。不是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性就非常差；有些金屬的可焊性又比較好，如紫銅、黃銅等。在焊接時，由于高溫使金屬表面產(chǎn)生氧化膜，影響材料的可焊性。為了提高可焊性，可以采用表面鍍錫、鍍銀等措施來防止材料表面的氧化。 焊件表面必須保持清潔為了使焊錫和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔。即使是可焊性良好的焊件，由于儲存或被污染，都可能在焊件表面產(chǎn)生對浸潤有害的氧化膜和油污。在焊接前務(wù)必把污膜清除干凈，否則無法保證焊接質(zhì)量。金屬表面

45、輕度的氧化層可以通過焊劑作用來清除，氧化程度嚴(yán)重的金屬表面，則應(yīng)采用機(jī)械或化學(xué)方法清除，例如進(jìn)行刮除或酸洗等。 要使用合適的助焊劑助焊劑的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工藝，應(yīng)該選擇不同的助焊劑，如鎳鉻合金、不銹鋼、鋁等材料，沒有專用的特殊焊劑是很難實(shí)施錫焊的。在焊接印制電路板等精密電子產(chǎn)品時，為使焊接可靠穩(wěn)定，通常采用以松香為主的助焊劑。一般是用酒精將松香溶解成松香水使用。 焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟群附訒r，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。焊接溫度過低，對焊料原子滲透不利，無法形成合金，極易形成虛焊；焊接溫度過高，會使焊

46、料處于非共晶狀態(tài)，加速焊劑分解和揮發(fā)速度，使焊料品質(zhì)下降，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致印制電路板上的焊盤脫落。需要強(qiáng)調(diào)的是，不但焊錫要加熱到熔化，而且應(yīng)該同時將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。 合適的焊接時間焊接時間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的時間。它包括被焊金屬達(dá)到焊接溫度的時間、焊錫的熔化時間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時間幾個部分。當(dāng)焊接溫度確定后，就應(yīng)根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點(diǎn)等來確定合適的焊接時間。焊接時間過長，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達(dá)不到焊接要求。一般，每個焊點(diǎn)焊接一次的時間最長不超過5s。4.4 調(diào)試完善各元件功能 焊接完成后，用萬用表檢查電路，發(fā)現(xiàn)按鍵開關(guān)沒有

47、接到對應(yīng)一組引腳上，也就是常開、按下后接通的連個引腳。調(diào)換引腳后，按鍵開關(guān)焊接正確。 經(jīng)過各元件裝配焊接流程后，試用電腦usb輸出電源，按順序按下功能開關(guān)后沒有點(diǎn)亮發(fā)光二極管。改用5v電源適配器后，正常工作。原因可能是電腦輸出電壓低于5v，導(dǎo)致晶振沒有起振。點(diǎn)亮八只發(fā)光二極管后發(fā)現(xiàn)，其中一只二極管的亮度低于其它七只。更換該發(fā)光二極管后，八只發(fā)光二極管亮度達(dá)到一致。原因是在未焊接之前，檢查發(fā)光二極管時，將很大的電壓加在了二極管兩端，損壞了該二極管原有的特性。當(dāng)所有元件能正常工作后，發(fā)現(xiàn)三個按鍵開關(guān)位置不合理，確定三個按鍵開關(guān)所接單片機(jī)引腳的功能后，調(diào)換到與實(shí)物成果圖（見附錄）一致的合適位置。結(jié)束

48、語 經(jīng)過元件的組裝，焊接，調(diào)試操作，各功能按設(shè)計(jì)理論實(shí)現(xiàn)。2011年月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，經(jīng)過長時間的寫作到現(xiàn)在論文基本完成。論文的寫作是一個長期的過程，需要不斷的進(jìn)行精心的修改，不斷地去研究各方面的文獻(xiàn)，認(rèn)真總結(jié)。歷經(jīng)了這么久的努力，終于完成了畢業(yè)論文。在這次畢業(yè)論文的寫作的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的感動和收獲。12月初，在與導(dǎo)師的交流討論中我的題目定了下來。寫作畢業(yè)論文是我們每個大學(xué)生必須經(jīng)歷的一段過程，也是我們畢業(yè)前的一段寶貴的回憶。當(dāng)我們看到自己的努力有收獲的時候，總是會有那么一點(diǎn)點(diǎn)自豪和激動。任何事情都是這樣子，需要我們腳踏實(shí)地的去做，一步一個腳印的完成，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，有了好的態(tài)度才能做好一件事情，一開始都覺得畢業(yè)論文是一個很困難的任務(wù)，大家都難免會有一點(diǎn)畏懼之情，但是經(jīng)過長時間的努力和積累，經(jīng)過不斷地查找資料后總結(jié)，我們都很好的按老師的要求完成了畢業(yè)論文的寫作，這種收獲的喜悅相信每個人都能夠體會到。這是一次意志的磨練，是對我實(shí)際能力的一次提升，相信對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在這次畢業(yè)論文中同學(xué)之間互相幫助，共同商量相關(guān)專業(yè)問題,這種交流對于