智能LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)論文

1、徐州師范大學(xué)物電學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告課 程 名 稱(chēng)： 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì) 題 目： LED智能臺(tái)燈 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí)： 08物51班 學(xué) 生 姓 名： 苗 圃 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 08225034 日 期： 2011年6月15日 指 導(dǎo) 教 師： 楊 增 汪 物電學(xué)院教務(wù)部印制一、課程設(shè)計(jì)目的、任務(wù)和內(nèi)容要求：臺(tái)燈已是千家萬(wàn)戶(hù)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) , 現(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),不能對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)夜晚來(lái)臨時(shí)，人們又摸黑去開(kāi)燈，非常不方便，與

2、現(xiàn)在家電的智能化，人性化，低碳設(shè)計(jì)理念相違背。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)。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(xiě)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(xiě)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： 硬件制作，軟件的調(diào)試；第4周： 寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。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. 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

3、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 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日徐州師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 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

4、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.21摘 要本項(xiàng)目針對(duì)臺(tái)燈的節(jié)電和使用的方便性進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研究，以單片機(jī)為核心，綜合運(yùn)用熱釋電紅外、光檢測(cè)等技術(shù)，設(shè)計(jì)制作出智能型多功能LED臺(tái)燈。該臺(tái)燈具有自動(dòng)開(kāi)、關(guān)，多級(jí)調(diào)光等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)燈用電情況和亮度調(diào)節(jié)的智能控制。而對(duì)光源的選取，我們選用了5mm的草帽型LED作為光源。LED發(fā)光器件是冷光源，光效高，工作電壓低，而且能耗低，可控制好、無(wú)輻射。L

5、ED壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。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。關(guān)鍵詞：智能臺(tái)燈；LED驅(qū)動(dòng)；PWM調(diào)光；紅外感應(yīng)AbstractThe project for energy-saving lamp and ease of use for innovative design and research to the microcontroller as the core, the integrated use of pyroelectric infrared ray detection

6、 technology, intelligent design a multi-LED lamp. The lamp has an automatic open and close, multi-level dimming and other functions, to achieve the lamp brightness adjustment of electricity consumption and intelligent control. The selection of the light source, we use the hat of a 5mm LED as light s

7、ources. LED light-emitting device is a cold light source, high luminous efficiency, low voltage and low energy consumption, control, and no radiation. LED life of up to 100,000 hours, is 10 times the fluorescent, incandescent 100 times. With energy shortages, rising electricity prices, environmental

8、 requirements and improve the efficiency of LED light, LED replacement lamps are now commonly used incandescent or fluorescent lamps, environmental pollution. Keywords： Intelligence desk lamp; LED drive; PWM light; Infrared sensors - 24 -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(hù)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

9、總量的12% (超過(guò)100億kWh) ?，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。現(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

10、視率已上升為全球第二，僅次于日本，但近視的總?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)燈功能和指標(biāo)1、低功耗LED光源：本系統(tǒng)采用30個(gè)5mm草帽型LED作為光源，最高功率為1.8W。而市場(chǎng)上多數(shù)臺(tái)燈的光源功率一般都在10W以上。2、超長(zhǎng)壽命光源：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)

11、10萬(wàn)小時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通光源壽命。3、健康光源：光源發(fā)出的光線多集中在可見(jiàn)光區(qū)域，光線中含紫外線和紅外線少，產(chǎn)生輻射少。而且以直流供電，沒(méi)有普通光源因?yàn)榻涣麟娨鸬念l閃。4、人體自動(dòng)紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)：能在一定距離范圍內(nèi)自動(dòng)感應(yīng)人體輻射出的紅外線，并自動(dòng)打開(kāi)光源。當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)感應(yīng)不到人體紅外時(shí)，就自動(dòng)關(guān)閉光源。并且可以手動(dòng)調(diào)節(jié)紅外感應(yīng)器件的感應(yīng)距離和延時(shí)時(shí)間。5、多級(jí)PWM調(diào)光：根據(jù)自身需求，可通過(guò)點(diǎn)觸式按鍵實(shí)現(xiàn)光源強(qiáng)度的多級(jí)調(diào)節(jié)。6、指標(biāo)：工作電壓：220V市電工作電流：60mA100mA最大功率：1.8W感應(yīng)距離：37m感應(yīng)延時(shí)：15300s工作環(huán)境溫度：070（單片機(jī)工作溫度范圍）外形尺寸：1

12、85mm*120mm*300mm1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容本LED智能臺(tái)燈系統(tǒng)主要包括以下四個(gè)模塊：（1）LED光源驅(qū)動(dòng)模塊利用變壓器將220V的交流電轉(zhuǎn)化成12V的交流電源，并使用全橋和電容對(duì)其進(jìn)行整流濾波，使其相對(duì)穩(wěn)定在15V左右。然后使用PT4115電源驅(qū)動(dòng)芯片將其轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的恒流源。（2）單片機(jī)外圍電路模塊 利用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM調(diào)光以及紅外檢測(cè)模塊的控制。其包括單片機(jī)電源電路部分，外圍晶振部分、復(fù)位電路部分以及串口部分。串口可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)程序的實(shí)時(shí)升級(jí)及修改。（3）人體紅外檢測(cè)模塊 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，若有人則自動(dòng)開(kāi)啟光源，當(dāng)一段時(shí)間檢測(cè)不到人時(shí)

13、臺(tái)燈就會(huì)自動(dòng)熄滅。（4）手動(dòng)PWM調(diào)光模塊通過(guò)兩個(gè)點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)光源光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)按下減弱開(kāi)關(guān)時(shí)，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到低電平，并將PWM波得占空比減少，這樣光強(qiáng)變?nèi)?。?dāng)按下增強(qiáng)開(kāi)關(guān)時(shí)，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到低電平，并將PWM波得占空比增加，這樣光強(qiáng)變強(qiáng)。 2 系統(tǒng)的可行性分析2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義：LED作為一種新型光源，具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)等其他光源無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，代表著未來(lái)照明技術(shù)的發(fā)展方向。本文設(shè)計(jì)了一種以 STC89C52 單片機(jī)為核心的家用多功能白光LED臺(tái)燈系統(tǒng)，采用PT4115LED恒流驅(qū)動(dòng)方案，可實(shí)現(xiàn)對(duì)LED臺(tái)燈的PWM多級(jí)調(diào)光控制；同時(shí)，系統(tǒng)兼有人體紅外感應(yīng)功能，能自動(dòng)開(kāi)關(guān)光

14、源。本文詳細(xì)給出系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)證明，該多功能LED臺(tái)燈穩(wěn)定高效，功能豐富，能夠滿(mǎn)足家庭實(shí)際應(yīng)用的要求。2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)可行性分析：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，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。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

15、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。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220V交流市電變換成穩(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

16、性?xún)r(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 PT4115 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?，而通過(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

17、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模琇ED的色度就不會(huì)像模擬調(diào)光時(shí)產(chǎn)生變化。PT4115 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

18、.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50V）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

19、。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。電流能力一定要滿(mǎn)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

20、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：PT4

21、115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)

22、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，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

23、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）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

24、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3.0V，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

25、。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(chēng)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RX

26、D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

27、）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；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

28、令?？删幊梯斎?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。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱(chēng)為P0.0P0.7；P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P1.0P1.7；P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P2.0P2.7； P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)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(xiě)Flash ROM3

29、2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(xiě)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 紅外感應(yīng)模塊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，

30、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)。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)模塊通過(guò)兩個(gè)點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)光源光強(qiáng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)按下減弱開(kāi)關(guān)時(shí)，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到低電平，并將PWM波得占空比減少，這樣光強(qiáng)變?nèi)?。?dāng)按下增強(qiáng)開(kāi)關(guān)時(shí)，單片機(jī)會(huì)檢測(cè)到低電平，并將PWM波得占空比增加，這樣光強(qiáng)變強(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

31、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1/10，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(mǎn)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(hù)

32、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)檢測(cè)到?jīng)]人else 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

33、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 總結(jié)LED智能臺(tái)燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源，光效高、耗電少，壽命長(zhǎng)、易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保；是新一代固體冷光源，光色柔和、低損耗、低能耗、綠色環(huán)保，適用家庭、商場(chǎng)、銀行、醫(yī)院、賓館、飯店等各種公共場(chǎng)所長(zhǎng)時(shí)間照明。無(wú)閃直流電，對(duì)眼睛起到很好的保護(hù)作用，是臺(tái)燈、手電的最佳選擇。本著智能、多功能、低碳、人性化的設(shè)計(jì)理念，智能地實(shí)現(xiàn)了臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)人體及手動(dòng)調(diào)節(jié)

34、亮度；臺(tái)燈的底座可分離，使用范圍廣。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)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

35、大學(xué)出版社，2000【2】周志敏集成穩(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】林雪梅熱釋電紅外傳感器及其應(yīng)用J甘肅科技縱橫，2005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)

36、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; /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 = 0x10;TH1 = HighTime>>8;TL1 = HighTime;EA = 1;ET1 = 1;TR1 = 1;void PWM_add() / PWM占空比增加函數(shù)if(LowTime<65535)HighTime = HighTime-1000;LowTime = LowTime+1000;void PWM_minus() /PWM占空比減小函數(shù)if(HighTim