家庭智能LED照明燈具的設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制編輯摘要在生活當(dāng)中，照明在能耗當(dāng)中所占的比例越來越大，當(dāng)今照明的節(jié)能越顯重要。一個好的照明控制系統(tǒng)，能為人們的生活、學(xué)習(xí)、工作等提供良好的視覺條件，營造舒適的光環(huán)境。目前在國內(nèi)和國外通常使用的大概有這幾種類型：觸摸型、聲控型、感光型等。論文主要介紹了基于單片機的家庭智能LED照明燈具的設(shè)計。設(shè)計采用單片機作為控制系統(tǒng)，結(jié)合LED照明技術(shù)、光感技術(shù)、紅外傳感技術(shù)等實現(xiàn)了對照明設(shè)備的智能化控制。智能化照明設(shè)備克服了傳統(tǒng)照明設(shè)備耗能、不便于調(diào)節(jié)光強等缺點，實現(xiàn)了對光強調(diào)整的人性化、智能化的控制。硬件設(shè)計主要包括單片機控制電路、按鍵電路、LCD顯示電路、熱釋電傳感器處理電路。軟件設(shè)計主要包括單片機主控程序、ADC控制程序的設(shè)計和LCD顯示程序的設(shè)計。家庭智能LED照明燈具通過人體感應(yīng)模塊（熱釋電傳感器）決定LED燈的關(guān)閉和開啟。同時可以通過光照檢測電路對周圍環(huán)境亮度進行檢測，進而實現(xiàn)對LED燈的控制。設(shè)計通過點亮LED燈的個數(shù)來實現(xiàn)光照強度的調(diào)整，同時可用按鍵熄滅或者開啟一組LED燈。解決了照明設(shè)備關(guān)閉、自適應(yīng)調(diào)整和自動開啟的問題，從而達到良好的光環(huán)境和調(diào)光效果。關(guān)鍵詞：單片機；光敏傳感器；節(jié)能；LED燈；智能控制ABSTRACTInlife,lightingintheproportionofenergyconsumptionwhichismoreandmorebig,theenergysavingoftoday'slightingismoreimportant.Agoodlightingcontrolsystem,forpeople'slife,study,work,etc.toprovideagoodvisualconditions,andcreateacomfortablelightenvironment.Itisusuallyusedathomeandabroadaboutseveraltypes:touchtype,soundtype,photosensitivetypeetc..ThispapermainlyintroducesthedesignofintelligentLEDlightinglampsbasedonsinglechipmicrocomputer.Designusesamicrocontrollerascontrolsystem,combinedwiththeLEDlightingtechnology,opticalsensingtechnology,infraredsensingtechnologytorealizetheintelligentcontroloflightingequipment.Intelligentlightingequipmenttoovercomethetraditionallightingequipment,energyconsumption,isnoteasytoadjustthelightintensityandothershortcomings,toachievethelightintensityadjustmentofhumannature,intelligentcontrol.Thehardwaredesignmainlyincludesthesinglechipmicrocomputercontrolcircuit,thekeycircuit,theLCDdisplaycircuit,thepyroelectricsensorprocessingcircuit.Thesoftwaredesignmainlyincludesthecontrolprogramofthesinglechipmicrocomputer,thedesignoftheADCcontrolprogramandthedesignoftheLCDdisplayprogram.HomeintelligentLEDlightinglampsthroughthehumanbodyinductionmodule(pyroelectricsensor)todeterminetheLEDlightsoffandopen.Atthesametime,thebrightnessofthesurroundingenvironmentcanbedetectedbythelightdetectioncircuit,andthenthecontroloftheLEDlampcanberealized.ThedesignofanumberoftheLEDlamplittoachievelightintensityadjustment,whilekeyscanopenoutoragroupofLEDlamps.Tosolvetheproblemoflightingequipmentclosed,adaptiveadjustmentandautomaticopening,soastoachieveagoodlightenvironmentandlightadjustmenteffect.Keywords:Singlechipmicrocomputer;photosensitivesensor;energysaving;LEDlamp;intelligentcontrol

目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1緒論 11.1研究背景與意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 12設(shè)計總體方案 32.1設(shè)計內(nèi)容與要求 32.2設(shè)計方案選擇 32.2.1單片機的選擇 32.2.2人體感應(yīng)檢測方案的選擇 32.2.3光照檢測的方案的選擇 32.2.4ADC芯片的選擇 42.3系統(tǒng)總體設(shè)計方案 42.4系統(tǒng)工作原理 53使用芯片和相關(guān)模塊的簡介 63.1單片機芯片 63.2LCD顯示器LMO1602 73.3最小系統(tǒng)模塊 83.4光線接收模塊 83.5AD轉(zhuǎn)換模塊 93.6光敏電阻5516 104硬件電路的設(shè)計 114.1時鐘電路 114.2復(fù)位電路 114.3按鍵電路 124.4顯示電路 124.5人體熱釋電傳感器電路 124.6LED燈電路 134.7硬件連接及電路圖 145軟件設(shè)計及仿真 155.1軟件的總體設(shè)計 155.2ADC控制程序的設(shè)計 155.3LCD顯示程序的設(shè)計 165.4按鍵程序的設(shè)計 175.5延時程序的設(shè)計 175.6Proteus仿真效果 175.6.1仿真說明 175.6.2自動模式下的仿真效果 185.6.3手動模式下的仿真效果 195.6.4人體遠離時的效果 206設(shè)計總結(jié) 216.1系統(tǒng)應(yīng)用前景 216.2設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和其解決辦法 216.3創(chuàng)新之處及擴展分析 21結(jié)束語 22致謝 23參考文獻 24附錄A原理圖 26附錄B仿真總圖 27附錄C主程序清單 28附錄DLCD1602顯示程序清單 33附錄EADC0832程序清單 35

word文檔可自由復(fù)制編輯1緒論1.1研究背景與意義現(xiàn)在社會正在高速發(fā)展，照明已成為我們生活中息息相關(guān)的一部分，在學(xué)習(xí)，城市建設(shè)等有著舉足輕重的作用。LED燈的芯片由半導(dǎo)體材料制成，這種材料最大的特點在于可以電致發(fā)光。相較于傳統(tǒng)光源有著不可比擬的優(yōu)勢，而且在其他方面也有著廣泛的用途。體積?。篖ED很小，它是將一塊非常小的晶片進行封裝。

二、耗電量低：LED耗電相當(dāng)?shù)停话銇碚fLED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電能不超過0.1W。

三、使用壽命長：與傳統(tǒng)照明設(shè)備相比，LED的使用時限高達10多萬個小時。

四、高亮度、低熱量：LED光源是一種冷光源，采用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量較低。

五、環(huán)保：LED燈的制作材料是無毒不含水銀等有毒物質(zhì)，所以非常環(huán)保。

六、堅固耐用LED燈發(fā)展及其的迅速，從工業(yè)、建筑到家居幾乎都有它的身影。近年來，隨著高亮度黃光LED燈的出現(xiàn)，智能控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的智能化調(diào)光系統(tǒng)將成為發(fā)展的必然趨勢。以自動控制為主，盡量減少人為的操作，這是智能控制主要的思想。所以其在一般的情況下，不需要人的參與。這樣有利于效率的提升，也避免出現(xiàn)一些不可控的因素。有利于提高管理水平。其實家庭智能化照明燈具在環(huán)保和節(jié)能方面也具有巨大的發(fā)展空間。它可以做到自適應(yīng)調(diào)整，根據(jù)個人需要自動開啟和關(guān)閉。這樣既節(jié)約了電力，又避免了一些不必要的人力的浪費。相信對于現(xiàn)在地球的環(huán)保將起著巨大的推動作用。自動化控制系統(tǒng)有很多種，設(shè)計的智能調(diào)光系統(tǒng)由AT89C51、模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832輔以一些傳感器，檢測設(shè)備，控制設(shè)備和顯示設(shè)備等組成。光敏電阻可以根據(jù)周圍環(huán)境光線情況改變阻值，通過轉(zhuǎn)換模塊將信號輸入到單片機，從而能控制LED燈。另外，可以根據(jù)周圍環(huán)境光照情況，自動點亮或者熄滅LED燈。同時可以手動控制其亮度和色溫，從而達到最佳的燈光效果，實現(xiàn)智能化控制化的目的?？梢韵胂螅磥鞮ED將有機會全部取代普通的照明光源。其發(fā)展的潛力是巨大的。相信在不久以后將其應(yīng)用于生活中的方方面面，如農(nóng)業(yè)，家居，樓宇等不再是一個夢想。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著科技和工業(yè)的發(fā)展及各種新型材料的出現(xiàn)，LED燈的制作成本越來越低。其商業(yè)潛力無限，商業(yè)規(guī)模也更加巨大。LED燈不在局限于高端市場，開始進入普通百姓人家。家居照明成為其拓展的亮點。相較于普通的照明設(shè)備，LED燈亮度高，節(jié)能，而且不含汞，符合政府節(jié)能環(huán)保的政策。所以LED燈在各個方面都具有其應(yīng)用價值。比如LED燈泡、吸頂燈、面板燈等。一般來說，智能控制一般以計算機技術(shù)為主，通信，電氣，自動化等相關(guān)學(xué)科為輔。其能夠根據(jù)外界不同環(huán)境，不同情況，進行智能化控制。達到節(jié)能，降低相關(guān)費用的目的。而在傳統(tǒng)領(lǐng)域，其控制方式一般為手動控制，需要人實時的去控制，管理。這對人力資源是一種很大的浪費。在國外，一些學(xué)者已研發(fā)了專門的控制系統(tǒng)，控制的方式呈現(xiàn)多樣化，如遙控，現(xiàn)場感應(yīng)等。營造各種適宜的光環(huán)境。但不可忽視的是LED燈的研究仍存在一些問題：對于普通照明來說，LED燈主要目的在于節(jié)能，與其驅(qū)動設(shè)計不符，也忽略了人們對恒照明光環(huán)境的追求。另外，其在保護這一方面還有欠缺，如過溫和過流保護。同時由于LED燈在戶外領(lǐng)域發(fā)展的迅速，更多的人力，物力資源向戶外領(lǐng)域研究傾斜，室內(nèi)照明稍顯落后。所以LED在戶內(nèi)照明的發(fā)展前景是巨大的。

2設(shè)計總體方案2.1設(shè)計內(nèi)容與要求設(shè)計一種家庭智能LED照明燈具，能通過按鍵控制LED燈的開關(guān)，當(dāng)有人進入探測范圍，可以根據(jù)環(huán)境光線強度控制LED燈的開關(guān)。2.2設(shè)計方案選擇自動化控制系統(tǒng)有很多種，設(shè)計的智能調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計方案也多種多樣，下面介紹各種設(shè)計方案的選擇。2.2.1單片機的選擇方案一、MCS-51單片機AT89C51是51系列單片機中最具代表性的型號，得到了廣泛的應(yīng)用。AT89C51以一塊集成芯片為主，集成了控制所需要的基本內(nèi)容。一般來說，它包括了CPU、存儲器、I/O口、定時器、寄存器等。以CPU為主，結(jié)合芯片，其他部分通過片內(nèi)單一的總線連接起來。控制方式以寄存器中的集中控制方式為主。方案二、AVR單片機AVR單片機是一種高速8位單片機，它精簡了RISC指令集。它出現(xiàn)在51系列單片機之后，相對51系列，AVR資源更為豐富，也擁有更為強大的接口。其在很多設(shè)計與場合可以代替51系列單片機，而且價格也更為低廉。AVR單片機使用的是MCU，硬件結(jié)構(gòu)較為簡單，沒有大量的外圍器件，系統(tǒng)的可靠性也較強。方案分析：上述兩種單片機基本都可以實現(xiàn)設(shè)計，因為AT89C51有較強的代表性，可查資料也比較多，設(shè)計采用方案一。2.2.2人體感應(yīng)檢測方案的選擇方案一、主要的檢測元件為紅外對管。其由紅外發(fā)送管和紅外接收管組成，這兩個元件是相對的，只要中間有物體，將會遮擋信號，這樣紅外接收管將接收不到信號，以此進行檢測。方案二、采用常見的BIS0001電路，能夠?qū)鞲行盘栠M行處理。一般來說，人體熱釋電傳感器是一個模塊，由BIS0001、熱釋電傳感器和一些外部元件組成。一般用于一些自動燈光和智能照明系統(tǒng)。方案一中的兩個元件必須要求相對，使用起來不太方便，選用方案二較為合適。2.2.3光照檢測的方案的選擇方案一、光敏電阻能夠根據(jù)外界光照強度而改變阻值，通過這一特性，可以把相應(yīng)的亮度轉(zhuǎn)換成一個模擬值。方案二、利用一些常見的光傳感器件，如光敏二極管和三級管，目前使用較多的是硅光電二極管。它能夠把周圍環(huán)境的光照強度轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字電平，將其輸入到單片機中。因為手動模式需要根據(jù)LCD顯示的亮度信息（模擬值）來調(diào)節(jié)LED燈的亮度，所以采用方案一。2.2.4ADC芯片的選擇方案一、ADC0809ADC0809是一種8通道的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以根據(jù)譯碼后的信號，選擇其中一個進行A/D的轉(zhuǎn)換。它常應(yīng)用在單片機初學(xué)設(shè)計中。方案二、ADC0832ADC0832相較于0809，它只有兩個轉(zhuǎn)換通道，其分辨率為8位，在設(shè)計中有很高的普及率。它的性價比和兼容性高，深受單片機愛好者的歡迎，基本可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片的轉(zhuǎn)換時間也極短，轉(zhuǎn)換速度快，誤差性小，芯片使能輸入是獨立的，控制起來更加的方便。ADC0809是八通道，ADC0832為雙通道，而且ADC0832能夠輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇，設(shè)計選擇方案二。2.3系統(tǒng)總體設(shè)計方案設(shè)計以ADC數(shù)據(jù)采集模塊為核心，輔以時鐘電路，復(fù)位電路，熱釋電傳感電路，LCD顯示電路和LED發(fā)光電路組成。光敏電阻在特定波長的光照射下自身的阻值會改變，通過這一特性，可以同時加載一個電阻，電阻兩端電壓變化。ADC采集電壓值，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C。設(shè)計在默認(rèn)上電狀態(tài)下為自動模式，可以根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)LED的亮度（通過點亮LED燈的個數(shù)）。同時LCD液晶顯示器可以顯示相關(guān)信息，便于手動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖智能調(diào)光的自動化調(diào)整的控制方式有很多，設(shè)計由AT89C51、ADC0832輔以一些傳感器，檢測設(shè)備，控制設(shè)備和顯示設(shè)備來設(shè)計智能光照系統(tǒng)。光敏電阻可以根據(jù)周圍環(huán)境光線情況改變阻值，通過轉(zhuǎn)換模塊將信號輸入到單片機，從而能控制LED燈。另外，可以根據(jù)周圍環(huán)境光照情況，自動點亮或者熄滅LED燈。同時可以手動控制其亮度和色溫，從而達到最佳的燈光效果，實現(xiàn)智能化控制化的目的。2.4系統(tǒng)工作原理設(shè)計基于光線傳感器（光敏電阻）對于周圍環(huán)境光照強度的感應(yīng)。通過ADC采集模塊（ADC0832）采集光敏電阻兩端的電阻值。因為光敏電阻的阻值會隨著光線強度的變化而進行改變，光線強度越弱，其阻值越大。兩端電壓也將隨著阻值的變化而變化。ADC模塊將此電壓數(shù)據(jù)采集，當(dāng)其達到設(shè)定值的時候，LED燈將會自動增加點亮燈的個數(shù)，同時LCD顯示器將會顯示相關(guān)信息。反之，當(dāng)ADC0832所采集到的值達到設(shè)定的較小的閥值，LED燈將會自動關(guān)閉一些點亮燈的數(shù)目。另外，設(shè)計采用了手動模式，通過按鈕來自己調(diào)整LED燈的數(shù)目，方便個人的選擇，更加的人性化。

3使用芯片和相關(guān)模塊的簡介3.1單片機芯片單片機一般是將一個計算機系統(tǒng)集成在一塊芯片上，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的功能。設(shè)計采用較為常用的AT89C51作為其控制核心。AT89C51帶有高性能的8位處理器，而且所需的電壓較低。它包括RAM、ROM、核心CPU、I/O接口等。一般來說其包含以下幾個組件：一個8位CPU；時鐘電路，用來實現(xiàn)震蕩；4K字節(jié)ROM程序存儲器：128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器；兩個16位定時器/計數(shù)器；外部存儲器；可編程的I/O口；一個可編程全雙工串行口；外加中斷結(jié)構(gòu)和中斷源。以上功能部件以CPU為核心，由片內(nèi)單一總線連接而成。CPU：能夠處理各種數(shù)據(jù)，發(fā)送指令，是單片機的“大腦”。RAM：用來存放可以讀寫的數(shù)據(jù)。片內(nèi)為128B，片外可擴展64KB。ROM：用來存儲程序，只讀存儲器。片內(nèi)集成了20KB，片外可擴至64KB。中斷系統(tǒng)：含有五個中斷源，其中兩個享有中斷優(yōu)先權(quán)。I/O口：具有4個8位并行I/O口。特殊功能寄存器：監(jiān)視、管理內(nèi)部的功能部件。AT89C51單片機引腳圖如圖2所示。圖2AT89C51單片機引腳圖3.2LCD顯示器LMO1602液晶顯示器，能夠顯示兩行數(shù)據(jù)。通常將其作為單片機的顯示器。相對于普通的數(shù)碼顯示管，其顯示質(zhì)量高，不會閃爍，較為穩(wěn)定。而且其顯示的是數(shù)字式，簡單明了，和單片機的接口也更為簡單。另外，其功耗低，體積小、重量也較輕，相較于傳統(tǒng)的顯示器的耗電量和重量要少很多。引腳介紹：第1腳：VSS接地第2腳：VDD接電源第3腳：V0液晶顯示器對比度調(diào)整端第4腳：RS寄存器選擇第5腳：R/W讀寫信號線第6腳：E使能端第7腳：DB0雙向數(shù)據(jù)總線0位第8腳：DB1雙向數(shù)據(jù)總線1位第9腳：DB2雙向數(shù)據(jù)總線2位第10腳:DB3雙向數(shù)據(jù)總線3位第11腳:DB4雙向數(shù)據(jù)總線4位第12腳:DB5雙向數(shù)據(jù)總線5位第13腳:DB6雙向數(shù)據(jù)總線6位第14腳:DB7雙向數(shù)據(jù)總線7位圖3液晶顯示器尺寸圖VEE用來調(diào)節(jié)LCD的背光亮度，RS為數(shù)據(jù)指令的控制端口，R/W用來控制LCD的讀寫功能，A、K為背光控制的電源，E為數(shù)據(jù)讀寫操作的控制位。內(nèi)部控制指令為11條。3.3最小系統(tǒng)模塊最小系統(tǒng)模塊：作為單片機運行最為基本的組件，其是必不可少的。只有具有這些基本的組件，單片機才能正常的運行。同時能對其進行存儲擴展、A/D擴展等。由于擴展的無限可能性，可以根據(jù)用戶的不同需求設(shè)計不一樣的電路，組成較為復(fù)雜的系統(tǒng)，同時編寫相應(yīng)的程序，就可以實現(xiàn)對應(yīng)的功能。51單片機最小系統(tǒng)的功能主要有：能夠運行用戶所編寫的程序，同時對單片機進行復(fù)位和擴展。最小系統(tǒng)引腳功能的說明如下：（1）18，19腳為單片機的晶振引腳；外接晶振和起振電容，便于單片機起振。（2）9腳為單片機的復(fù)位引腳；當(dāng)出現(xiàn)一些異常的情況時，方便單片機進行復(fù)位。圖4單片機最小系統(tǒng)模塊3.4光線接收模塊光線接收模塊以光敏電阻為主。硫化鎘為光敏電阻主要的制作材料。硫化鎘在一些特定波長光的照射下，光照所產(chǎn)生的載流子參與導(dǎo)電，并做漂移運動，自身的阻值會產(chǎn)生變化。圖5光線接收模塊3.5AD轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)光敏電阻能夠根據(jù)周圍環(huán)節(jié)光照強度改變自身阻值的特性，采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入單片機。該模塊可用芯片ADC0832實現(xiàn)。ADC0832有兩個通道口，通道能夠?qū)崿F(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換。芯片接口說明：CS_片選使能，低電平有效。CH0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。GND芯片參考0電位（地）。DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK芯片時鐘輸入。Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。圖6A/D轉(zhuǎn)換模塊

3.6光敏電阻5516最大電壓（V-dc）：150最大功耗（mW）：100環(huán)境溫度（°C）：-30～+70光譜峰值（nm）：560亮電阻（10Lux）（KΩ）:5～10暗電阻（MΩ）:0.8響應(yīng)時間（ms）：上升：30，下降：30照度電阻特性：2【注】光敏電阻的照度特性是指在光照條件下，它的電阻的變化趨勢或是在電路中體現(xiàn)的電流的曲線變化。

4硬件電路的設(shè)計4.1時鐘電路與外部晶體相互配合，為單片機提供一個運行時鐘。它給單片機的運行頻率提供了一個基準(zhǔn)值，超出或者為0都會導(dǎo)致單片機運行異常。時鐘電路本身不會控制什么東西，需要通過程序讓單片機根據(jù)時鐘做相應(yīng)的工作。一般有外部和內(nèi)部兩種時鐘方式?，F(xiàn)在單片機技術(shù)更為成熟，其時鐘頻率也得到了相應(yīng)的提高。設(shè)計采用外部時鐘，接XTAL1和XTAL2兩個腳。時鐘電路如圖7所示。圖7時鐘電路4.2復(fù)位電路51單片機要復(fù)位只需要在第9引腳接個高電平持續(xù)2us就可以實現(xiàn)。一般情況下，當(dāng)上電的時候，單片機會自動復(fù)位一次，同時可以通過按鍵的斷開和閉合控制單片機的復(fù)位。

復(fù)位電路如下圖8所示。圖8復(fù)位電路4.3按鍵電路按鍵輸入有5個按鍵組成，用來分別設(shè)置自動和手動模式、亮度的增加和減少。一次接在單片機的P3.3~P3.7口。按鍵電路如下圖9所示。圖9按鍵電路4.4顯示電路顯示電路由LCD1602為顯示屏。連接時VDD端和D0—D7都需要加上拉電阻，同時D0—D7作為傳輸數(shù)據(jù)口與單片機的P0口連接，LCD1602接線圖如圖10所示。圖10顯示電路4.5人體熱釋電傳感器電路人體會輻射紅外線，而熱釋電傳感器就能夠檢測紅外線，并能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成一個電平信號。其安裝簡單，配置成本低，靈敏度較高。而在實際使用時配上菲尼爾透鏡后，其檢測距離可增加到10m以上。但是熱釋電傳感器也有其缺點，其信號變化較為緩慢，可以經(jīng)過一個信號處理電路，變成合適的數(shù)字信號，從而將這個信號傳輸?shù)絾纹瑱C。由設(shè)計要求，其電路組成如圖11所示。檢測對象檢測對象菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器信號處理電路Vm圖11人體熱釋電檢測電路的組成電路如圖12所示（OUT輸出口接單片機的P1.7口，會輸出一個高低電平）。圖12人體感應(yīng)仿真電路4.6LED燈電路由于設(shè)計需要調(diào)節(jié)色溫，那色溫又是什么？其實簡單來講，色溫就是燈具發(fā)出的光線顏色。因為不同環(huán)境、不同的場合需要選用不同的色溫，但是一款燈具只有一種色溫，想要調(diào)節(jié)就必須更換不同的色溫?zé)艟摺＿@里采用兩組LED燈，分別為黃色LED燈和綠色LED燈，每組5個。通過光線的的混合來改變色溫。這樣既可以調(diào)節(jié)亮度，又能調(diào)節(jié)色溫。電路如圖13所示。圖13LED燈電路4.7硬件連接及電路圖設(shè)計主要以ADC采集模塊為主，輔以其它模塊，構(gòu)成一個完整的體系，組合一起實現(xiàn)較為復(fù)雜的功能。電路總體連接方式：（1）ADC0832的連接方式：VCC接電源輸入；CLK為芯片時鐘信號輸入，接單片機的P1.1口；DI和DO為數(shù)據(jù)信號的輸入和輸出，可以將其一起接單片機的P1.0口；CS為使能端，接單片機的P1.2口；選用通道CH1；GND接地。（2）將人體感應(yīng)模塊接單片機的P1.7口。（3）將十個LED燈分別接單片機的P2.0-P3.1口。

5軟件設(shè)計及仿真5.1軟件的總體設(shè)計Proteus是現(xiàn)在較為常用的EDA仿真軟件，其性價比和本身性能也極為出色。其使用遍及全球，經(jīng)過多年的實踐與完善，功能越發(fā)強大?？梢詫崿F(xiàn)原理圖的布置，電路仿真等。通常所用的仿真一般由原理圖和相關(guān)程序組成。用Proteus繪制好仿真圖，導(dǎo)入Keil編寫好的程序，就可進行實時的仿真。具有較強的實用性和實時性。系統(tǒng)的軟件執(zhí)行流程圖如下：圖14軟件執(zhí)行流程圖5.2ADC控制程序的設(shè)計ADC控制是結(jié)合周圍環(huán)境光線強度將其轉(zhuǎn)換為電壓值與程序預(yù)設(shè)的電壓值（閥值）做比較，通過比較實時的電壓值是否大于或者小于預(yù)設(shè)的閥值，再進行下步工作。如果采集到的電壓大于程序預(yù)設(shè)的值，LED燈就會自動增加點亮燈的個數(shù)。反之，LED就會關(guān)閉一些燈。在用C語言編程的時候，需要控制好其延時的時間，這樣AD轉(zhuǎn)換才能正常進行。程序流程如圖15所示。圖15ADC控制程序流程圖5.3LCD顯示程序的設(shè)計在對LCD1602編程時應(yīng)該對其初始化。其RS為寄存器選擇端，數(shù)據(jù)寄存器為高電平是選擇，指令寄存器為低電平時選擇。同時，在執(zhí)行指令時應(yīng)該對其進行讀忙標(biāo)志。系統(tǒng)在上電的時候是自動模式，這時候LCD會進行初始化。LCD顯示程序流圖如圖16所示。圖16顯示程序流程圖5.4按鍵程序的設(shè)計設(shè)計中，LED的點亮有兩種模式，分別為自動模式和手動模式。當(dāng)上電的時候為自動模式，同時可以根據(jù)需要通過按鍵切換到手動模式。在手動模式下，可以通過按鍵自由改變LED燈的狀態(tài)。按鍵程序流程圖如圖17所示。圖17按鍵程序流程圖5.5延時程序的設(shè)計延時函數(shù)，是每個程序不可缺少的一個環(huán)節(jié)。設(shè)計使用延時函數(shù)來設(shè)定顯示的延遲時間。這樣使ADC0832的轉(zhuǎn)換能在一定得時間內(nèi)完成，同時還能讓LCD穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。程序設(shè)計如下：voidDelay1ms(unsignedintcount)//延時{ unsignedinti,j; for(i=0;i<count;i++) for(j=0;j<120;j++);}5.6Proteus仿真效果5.6.1仿真說明仿真中設(shè)計了5個按鍵，分別為SET、BUT1、BUT2、BUT3、BUT4。其中SET是設(shè)置按鍵，可以切換自動和手動兩種模式。BUT1~BUT4是手動模式下的色溫和亮度調(diào)節(jié)加減鍵。當(dāng)上電的時候是自動模式，亮度的變化可以調(diào)節(jié)光敏電阻。LCD顯示的依次是亮度、色溫、光強、模式。人體感應(yīng)模塊輸出高低電平，遠離代表沒人，在沒人的情況下自動模式燈就或熄滅。5.6.2自動模式下的仿真效果當(dāng)外界光照強度較強時，超過設(shè)定值，LED燈會全滅。如圖18所示。圖18LED全滅而當(dāng)減少光照強度，LED燈將會點亮，如圖19所示。圖19減少光照強度5.6.3手動模式下的仿真效果圖20手動模式手動模式下可以通過加減按鈕設(shè)置光照強度和調(diào)節(jié)色溫，設(shè)計中色溫的調(diào)節(jié)可以用加減按鈕，通過將一組LED燈全部熄滅或者全部開啟實現(xiàn)。如圖21所示，其中黃色LED燈全部開啟，綠色LED燈全部熄滅。圖21手動模式下調(diào)節(jié)亮度5.6.4人體遠離時的效果當(dāng)人體遠離時，自動模式下，LED燈全滅。如圖22所示。圖22人體遠離LED燈

6設(shè)計總結(jié)6.1系統(tǒng)應(yīng)用前景隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與生活水平提高，各種各樣的電燈充斥全球，照明設(shè)備也更加的高端與智能，人們已不再滿足傳統(tǒng)的照明光源。照明控制的方式多種多樣，生活中比較常見的就是路燈控制。一般來說，很多地方采用的都是定時控制，一定的時間段開啟，另一個時間段關(guān)閉，每個時間段都是固定的。但是季節(jié)的關(guān)系，夏天和冬天天黑和天亮的時差是不一樣的，這就在一定程度上造成了電能的浪費。想想路燈數(shù)量是多么的龐大，在這一塊浪費的能源無法估計。進一步想想，怎么能夠減少甚至避免這種不必要的浪費了？這時候智能調(diào)光控制系統(tǒng)就凸顯其價值了。在其實用性與智能方面將遠遠超過普通的調(diào)光系統(tǒng)。智能調(diào)光系統(tǒng)在不久的將來將會取代傳統(tǒng)的調(diào)光系統(tǒng)。設(shè)計在應(yīng)用方面還存在一部分問題，比如其耐用性。如果要將其應(yīng)用于現(xiàn)實中，需要進一步的改進與完善。6.2設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題和其解決辦法這次的設(shè)計綜合性較強，一些元器件也沒怎么接觸過。因此在實驗中遇到不少的問題。對于一些模塊的原理不太熟悉，如A/D模塊，不知道怎樣進行模數(shù)的轉(zhuǎn)換；中斷定時器也掌握的不透徹；編程的時候不知道怎樣將各個模塊連接在一起，與原理圖無法對應(yīng)。另外，怎樣去解決色溫調(diào)節(jié)的問題。解決辦法：重新去自學(xué)以前所學(xué)過的知識，曾經(jīng)做過的一些實驗，如LED燈流水燈的控制；上網(wǎng)查閱相關(guān)芯片的資料，熟悉所要用到芯片的引腳，結(jié)構(gòu)，原理等；學(xué)習(xí)一些底層硬件排布設(shè)計，對整個系統(tǒng)形成一個大體的理念。最后得益于同學(xué)的幫助，在如何調(diào)節(jié)色溫的問題上找了可行的方法：通過設(shè)置一組按鍵，可以通過按鍵來熄滅或者開啟一組LED燈。6.3創(chuàng)新之處及擴展分析設(shè)計增加了一個手動模式，可以根據(jù)自己的需要去控制LED燈的個數(shù)，顯得更為人性化。每按一次按鍵可以點亮一盞LED燈，同時也可以通過按鍵熄滅一盞LED燈。通過外部中斷1實現(xiàn)對LED燈的手動控制。另外由于亮度和色溫都是通過點亮LED燈的個數(shù)實現(xiàn)，功能有些重疊，可以使用現(xiàn)在技術(shù)較為成熟的高亮度LED燈，由按鍵控制流過LED燈電流的大小。這部分需要用到D/A知識。由于設(shè)計應(yīng)用了LCD液晶顯示，還可以通過按鍵設(shè)置不同光線強度的閥值，這樣可以進行更為精確的調(diào)光。結(jié)束語設(shè)計的家庭智能LED照明燈具能夠根據(jù)外界光照強度的變化而改變燈光的強弱，基本達到了最初的目的。經(jīng)過這一個學(xué)期的努力，終于完成了這次的畢業(yè)設(shè)計，這中間有歡笑也有失敗的氣餒，但是最終堅持了下來，品嘗到了成功的喜悅。常說“溫故而知新”，知識不僅在于積累，也在于不斷的探索與發(fā)掘。在這次設(shè)計開始的時候，茫然無知，不知從哪下手，缺乏對智能控制這一概念的理解。經(jīng)過和同學(xué)、朋友的探討請教，向老師積極的提問，同時上網(wǎng)，進圖書館四處搜集資料，終于對這個智能控制系統(tǒng)有了一個大概的了解，心中也漸漸有了一點頭緒。在設(shè)計的程序的開始，又重新復(fù)習(xí)了一遍老師教過的單片機知識，程序的設(shè)計應(yīng)該畢業(yè)設(shè)計最難的一部分，接觸的程序少，而且很多東西都沒有學(xué)過。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試，在成功的那一刻，應(yīng)該是這個學(xué)期最開心的時刻了。另一方面，做完設(shè)計，也發(fā)現(xiàn)自身在單片機這方面還有很大的不足。很多元器件的原理與應(yīng)用都不太清楚，記憶中壓根就沒有存儲任何的資料。這將是以后發(fā)展的一大阻礙。同時也明白，在接下來的時間里面該做什么。不論多忙，都應(yīng)該抽出時間學(xué)習(xí)各種各樣的元器件的原理與運用。另外，也明白了一個刻苦銘心的道理：時間就是金錢。活到老學(xué)到老，任何時候都不應(yīng)該丟下學(xué)習(xí)，生活中除了玩樂，也不要忘了還有學(xué)習(xí)。這學(xué)期因為在外找工作，設(shè)計的事情一拖再拖。到后來，漸漸的意識到這么做下去是不行的。時間雖說不富裕，但終歸還是有的吧。適當(dāng)?shù)姆潘梢彩呛苡斜匾?。有時候，自己也在反思學(xué)校的教育到底學(xué)會了什么。人們常說：授人以魚，不如授人以漁。應(yīng)該從中學(xué)到方法，而不是呆板的理論。這次的畢業(yè)設(shè)計，不僅是對以前學(xué)過知識的一種檢驗，另一方面也是對自身能力的一種提高。學(xué)習(xí)是一個日積月累的過程，在以后的生活中，應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素養(yǎng)。word文檔可自由復(fù)制編輯參考文獻[1]趙秀珍.單片微型計算機原理及其應(yīng)用[M].北京：中國水利水電出版社，2001[2]陳景初.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004[3]方佩敏.新編傳感器原理、電路詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003[4]馬忠梅.單片機的C語言Windows環(huán)境編程寶典[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003[5]李光飛.單片機C程序設(shè)計指導(dǎo)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003[6]陳麗莉.家居LED燈具設(shè)計探討[D].華東師范大學(xué),2012.[7]肖華.基于ZigBee隧道照明無線控制系統(tǒng)研究和設(shè)計[D].湖南大學(xué),2009.[8]何璇.LED室內(nèi)照明關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].暨南大學(xué),2013.[9]黃曦.廣東澳森燈飾電器廠LED居室燈具設(shè)計[D].湖南大學(xué),2013.[10]張海華.基于LED的智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華南理工大學(xué),2013.[11]程致遠.家用LED燈具造型設(shè)計研究[D].合肥工業(yè)大學(xué),2007.[12]曾德智.LED照明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)研究及應(yīng)用[D].廣東工業(yè)大學(xué),2014.[13]王娟.室內(nèi)環(huán)境下LED智能照明系統(tǒng)的研究[D].蘭州理工大學(xué),2013.[14]張燦.室內(nèi)遙控LED照明系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].杭州電子科技大學(xué),2013.[15]劉蘊.LED智能照明控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].陜西科技大學(xué),2013.[16]照明專家聚焦[J].照明工程學(xué)報,2016,01:4.[17]施曉紅.智能燈具及其標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和研究[J].照明工程學(xué)報,2016,01:71-76.[18]江弘九,顧鵬偉.智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2015,23:107-109.[19]王朋,孫文華.LED燈具替換其他燈具的條件[J].電世界,2016,01:4-8.[20]楊濤.亮度分級智能照明系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子制作,2016,01:7-8.[21]賀繼勝.智能樓宇建筑電氣節(jié)能現(xiàn)狀及節(jié)能設(shè)計方案研究[J].建材與裝飾,2015,51:68-69.[22]金哲.現(xiàn)代室內(nèi)照明設(shè)計探討[J].工業(yè)設(shè)計,2016,01:60-61.[23]李秘,丁時棟.低成本LED智能照明系統(tǒng)的設(shè)計[J].電源技術(shù),2016,01:173-176.[24]黎杏.室內(nèi)LED照明創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢之我見[J].福建質(zhì)量管理,2016,01:153.[25]Lotus.智能產(chǎn)品讓生活更節(jié)能[J].消費指南,2016,01:66-68.[26]解鶴.LED燈具在綠色照明中的運用與發(fā)展[J].科技風(fēng),2015,23:112.[27]任鈺琦.LED室內(nèi)照明的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].科技與創(chuàng)新,2015,24:160.附錄A原理圖附錄B仿真總圖附錄C主程序清單#include<absacc.h>#include<intrins.h>#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include"AD0832.h"#include"lcd-1602.h"sbitset=P3^3;//設(shè)置sbitbut1=P3^4;//按鈕+sbitbut2=P3^5;//按鈕-sbitbut3=P3^6;//按鈕+sbitbut4=P3^7;//按鈕-sbithw=P1^7;//紅外感應(yīng)sbitledh1=P2^0;sbitledh2=P2^1;sbitledh3=P2^2;sbitledh4=P2^3;sbitledh5=P2^4;sbitledb1=P2^5;sbitledb2=P2^6;sbitledb3=P2^7;sbitledb4=P3^0;sbitledb5=P3^1;ucharflage=0;unsignedintzhaoduL=60;//照度下限voidDelay1ms(unsignedintcount)//延時{ unsignedinti,j; for(i=0;i<count;i++) for(j=0;j<120;j++);}ucharbuf[16];floatzhaodu;//光照ucharsewen=1,liangdu=1;voidled(ucharld,ucharsew){ sprintf(buf,"L:%0.0f",(float)ld);//數(shù)值轉(zhuǎn)字符 Printtxt(1,1,buf); sprintf(buf,"S:%0.0f",(float)sew);//數(shù)值轉(zhuǎn)字符 Printtxt(1,10,buf); switch(sew){ case1: ledh1=1; ledh2=0; ledh3=0; ledh4=0; ledh5=0; break; case2: ledh1=1; ledh2=1; ledh3=0; ledh4=0; ledh5=0; break; case3: ledh1=1; ledh2=1; ledh3=1; ledh4=0; ledh5=0; break; case4: ledh1=1; ledh2=1; ledh3=1; ledh4=1; ledh5=0; break; case5: ledh1=1; ledh2=1; ledh3=1; ledh4=1; ledh5=1; break; default: ledh1=0; ledh2=0; ledh3=0; ledh4=0; ledh5=0; } switch(ld){ case1: ledb1=1; ledb2=0; ledb3=0; ledb4=0; ledb5=0; break; case2: ledb1=1; ledb2=1; ledb3=0; ledb4=0; ledb5=0; break; case3: ledb1=1; ledb2=1; ledb3=1; ledb4=0; ledb5=0; break; case4: ledb1=1; ledb2=1; ledb3=1; ledb4=1; ledb5=0; break; case5: ledb1=1; ledb2=1; ledb3=1; ledb4=1; ledb5=1; break; default: ledb1=0; ledb2=0; ledb3=0; ledb4=0; ledb5=0; }}voidmain(void){ uchartemp; led(0,0); LCD_Initial();//初始化 Delay1ms(500); while(1) { if(set==0){ Delay1ms(20); while(set==0); flage=1-flage; } if(flage==0){ Printtxt(2,10,"AUTO");////////////////////////////////////////////////////////////////////// temp=ADC_read_data(1);//獲取ad值 zhaodu=(float)temp*0.1955*2; sprintf(buf,"Bri:%0.0f%%",zhaodu);//數(shù)值轉(zhuǎn)字符 Printtxt(2,1,buf);//顯示 if(hw==1&zhaodu<zhaoduL){//有人&黑天 if(zhaodu<10){ led(5,5); }elseif(zhaodu<20){ led(4,5); }elseif(zhaodu<30){ led(3,4); }elseif(zhaodu<40){ led(2,3); }elseif(zhaodu<50){ led(1,2); } }elseled(0,0); } //////////////按鍵////////////////////////////////////////// if(flage==1){ Printtxt(2,10,"Manual"); if(but1==0){ Delay1ms(20); while(but1==0); if(sewen<5) sewen++; }elseif(but2==0){ Delay1ms(20); while(but2==0); if(sewen>0) sewen--; }elseif(but3==0){ Delay1ms(20); while(but3==0); if(liangdu<5) liangdu++; }elseif(but4==0){ Delay1ms(20); while(but4==0); if(liangdu>0) liangdu--; } led(liangdu,sewen); } }}附錄DLCD1602顯示程序清單#ifndefLCD_CHAR_1602#defineLCD_C