LED亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計

1、摘要1關鍵詞1英文摘要1英文關鍵詞11 引言21.1 選題背景21.2 實現(xiàn)功能21.3 技術路線22 方案選擇32.1 系統(tǒng)總體方案的選擇32.3 系統(tǒng)框圖33 硬件電路設計43.1 主控模塊43.1.1 單片機芯片43.1.2 復位電路53.1.3 時鐘電路63.1.4 系統(tǒng)按鍵電路73.2 光信息采集及 A/D 轉換模塊 83.2.1 光電轉換電路83.2.2 A/D 轉換電路 93.3 LED 亮度調節(jié)模塊113.4 電源模塊124 軟件設計134.1 系統(tǒng)程序開發(fā)軟件簡介134.2 系統(tǒng)總流程圖144.3 光強判斷流程圖155 系統(tǒng)調試165.1 調試165.1.1 硬件調試165.

2、1.2 軟件調試165.1.3 整體調試165.1.4 操作指南176 結束語176.1 總結176.2 體會17參考文獻18附錄19LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計1LEDLED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計摘要：摘要：當今世界，環(huán)境的污染、能源的緊缺喚醒了世界各國人民的節(jié)能減排意識，肩負著環(huán)保、節(jié)能減排的希望及使命的節(jié)能燈應運而生并逐漸被社會認可和接收。LED 被稱為第四代照明光源或綠色光源，LED 的發(fā)光器件是冷光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，是未來照明節(jié)能發(fā)展的方向。本文設計了一種以 STC89C52 單片機為核心的亮度自動調光系統(tǒng)，通過光敏傳感器感知外界光強，單片

3、機系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)控制 LED 的通斷，達到調節(jié)光源發(fā)光亮度的目的，本系統(tǒng)還增加了手動控制功能增強了系統(tǒng)控制的靈活性。本系統(tǒng)具有自動,節(jié)能，結構簡單，成本低,工作穩(wěn)定可靠等特點,在日常生活中具有一定的實際應用價值。關鍵詞：關鍵詞：單片機；A/D 轉換；光敏電阻；LEDThe system design of automatic regulating LED brightnessAbstract: In todays world, pollution, shortage of energy environment awakened people all over the world aware

4、ness of energy conservation and emission reduction, energy-saving lamps and shouldering the mission to environmental protection, energy saving and emission reduction of emerge as the times require and gradually recognized and received.LED is called the fourth generation lighting source or a green li

5、ght, the light emitting device LED is a cold light source, has the characteristics of energy saving, environmental protection, long life, small volume and so on, is the future direction of development of energy-saving lighting.This paper designed an automatic dimming system of a STC89C52 microcontro

6、ller as the core to the brightness, the photosensitive sensor sensing external light intensity, SCM system based on data acquisition control LED open, to adjust the brightness of the light source,and the system also increases the manual control function to enhance the flexibility of system control.T

7、he system has automatic, energy saving, simple structure, low cost, stable and reliable work, has certain practical value in daily lifeKey Words:singlechip;A/D conversion; photosensitive resistance;LED1 1 引言引言隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，能源消耗的加劇，高效的照明技術得到人們的廣泛關注。LED 以其高效率、低消耗、低電壓驅動、使用壽命長等優(yōu)點，越來越多的應LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計2用往各種照明

8、場合，在可預見的將來可能完全取代傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈照明，給照明產業(yè)帶來革命性的變化1。在這一設計里我們將涉及到有關 LED 自動調節(jié)亮度的設計，這從原理上使我們對這一設計有了解。將其與我們切實地相聯(lián)系起來。1.11.1 選題背景選題背景伴隨著全球經濟的迅速發(fā)展，能源消耗的不斷加劇，帶來的的則是大量的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，綠色節(jié)能已經成為全球普遍關注的話題，人們正通過各種途徑尋找新的節(jié)能方式1。在電能消耗中，照明用電占發(fā)電總量的比例：發(fā)達國家是19%，我國現(xiàn)今達到 12%?？梢灶A知的是，隨著經濟不斷發(fā)展，在將來我國的照明用電將有大比例的提高，綠色節(jié)能照明的研究應用越來越受到重視。開發(fā)和推廣應用節(jié)

9、能燈具，成為迫在眉睫的任務。LED 照明就是在這樣的形勢下發(fā)展起來的2。近幾年來，LED 的發(fā)光效率已增長了 100 倍，而成本下降了 10 倍。在目前LED 光源及市場開發(fā)中，極具發(fā)展與應用前景的是照明用 LED，其用作固體照明器件的經濟性顯著，且有利于環(huán)保，正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈。LED 已被全球公認為新一代的環(huán)保型高科技光源3。1.21.2 實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能這次設計的 LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)根據(jù)采集到的外部光照強度，由單片機控制 LED 的通斷，達到調節(jié)光源發(fā)光亮度的目的，具有非常好的實用價值。在它的工作過程中，系統(tǒng)可以直接與 220V 的交流電源相連接，內部設有自動穩(wěn)壓電路，可將 2

10、20V 交流電轉變?yōu)閱纹瑱C所需的 5V 直流穩(wěn)壓輸出，同時具備隨時復位電路。設計要求：本系統(tǒng)采用單片機 STC89C52 作為本設計的核心元件，光敏器件將外部光信號轉換為電信號，通過單片機調節(jié) 16 盞 LED 的通斷進行亮度調節(jié)。1)系統(tǒng) LED 個數(shù)： 16 個2)系統(tǒng)反饋控制時間： t1s3)系統(tǒng) LED 燈個數(shù)隨著外界光照強度變化而變化，光增強，LED 點亮個數(shù)變少，反之，亦然，且能實現(xiàn)手動和自動調節(jié)亮度的切換。1.31.3 技術路線技術路線此次主體電路的設計是單片機做為整個電路的核心，同時考慮到整個電路的成本及美觀，選擇適合本設計的單片機就成了一個重要內容?，F(xiàn)今，隨著半導體和單片機技

11、術的發(fā)展，依次出現(xiàn)了不少增強型的CPU，而高檔的單片機也層出不窮，尤其是伴隨著超大規(guī)模的集成電路技術和微電子技術的發(fā)展，單片機因其體LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計3積小、功能強、性價比高、可靠性好等獨特的特點，使它在各領域都得到了廣泛的應用，其相關的技術也越來越成熟。因此，我選擇了最為適合的STC89C52單片機來完成硬件電路的設計要求，然后再編制和硬件電路所對應的軟件程序。2 2 方案選擇方案選擇本次 LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)由硬件電路和軟件電路兩部分組成，下面就來具體說明一下。2.12.1 系統(tǒng)總體方案的選擇系統(tǒng)總體方案的選擇本設計主要解決的的關鍵問題包括單片機接口電路設計、LED 恒流模塊

12、設計及智能控制程序的編寫等。接口電路是硬件設計的重要部分本次方案中主要涉及到的是單片機與傳感器之間的通信及單片機與恒流驅動模塊的接口技術。本設計要實現(xiàn)的功能為基于智能控制器的智能自動調光，主要方案如下：方案一：采用線性調節(jié) LED 電流。通過改變與負載 LED 燈串聯(lián)的電阻的阻值來調節(jié)電流大小，以改變 LED 的光線強弱。本方案的優(yōu)點是原理簡單，易于實現(xiàn)亮度的調節(jié)，但是調電流可能會產生使恒流源無法工作的嚴重問題。另外調節(jié)電流無法得到精確調光，因為電流和光輸出并不是完全正比關系，而且不同的LED 會有不同的正向電流和光輸出關系曲線。所以用調節(jié)電流的方法很難實現(xiàn)精確的光輸出控制。方案二：采用脈寬調

13、制（PWM）來調光。通過 STC89C52 產生的 PWM 波來調節(jié)恒流驅動芯片，來實現(xiàn)調光的目的4。PWM 調光具有精度高，節(jié)能，易于實現(xiàn)智能控制的等特點。方案三：采用控制 LED 通斷來調光。通過 STC89C52 單片機 IO 口對多個LED 通斷進行控制來實現(xiàn)調光。此方案比較方案二，更加的簡單和易于控制。由以上方案最終選擇方案三。本系統(tǒng)擬采用 STC89C52 單片機作為主控模塊，由光電轉換電路采集外界光強信號，經 A/D 轉換送單片機處理，單片機根據(jù)處理結果智能調節(jié) LED 的通斷，以此來實現(xiàn)調節(jié) LED 的亮度大小，并加上按鍵電路實現(xiàn)手動調節(jié)亮度大小。2.32.3 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖

14、根據(jù)上述系統(tǒng)設計思想的描述，所示總框圖如圖 2-1 所示。 STC89C52 單片機LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計4圖 2-1 系統(tǒng)框圖3 3 硬件電路設計硬件電路設計3.13.1 主控模塊主控模塊硬件設計是整個系統(tǒng)的基礎，要考慮的方面有很多，除了實現(xiàn)其基本功能之外，主要還要考慮以下幾個因素：系統(tǒng)穩(wěn)的定度，器件的通用性或易選購性，軟件編程的易實現(xiàn)性和系統(tǒng)其它功能及性能指標。因此硬件設計至關重要?，F(xiàn)從各功能模塊的實現(xiàn)逐個進行分析探討。本電路的核心部件就是主控芯片單片機，因此對單片機的選擇非常關鍵。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強

15、、速度快、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、語音處理技術、通信系統(tǒng)、高級計算器、家用電器等領域的應用日益廣泛且取得了令人矚目的成果，展現(xiàn)出良好的應用前景。在我國，用得最多的單片機系列就是 MCS51 系列的單片機。在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程中，單片機是整個設計的核心，因此選擇合適的單片機型號很重要。根據(jù)實現(xiàn)系統(tǒng)功能需要的單片機硬件資源，在性能指標滿足的情況下，該系統(tǒng)的單片機型號選擇 8051 系列的 STC89C52 芯片。STC89C52 系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令碼完全兼容傳統(tǒng) 80

16、51 單片機，12 時鐘/機器周期和 6 時鐘/機器周期可任意選擇。STC89C52 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇，可以滿足系統(tǒng)在各個子模塊程序之間的切換；STC89C52 的運算速度可滿足一般的設計要求；而且 STC 系列單片機支持 ISP 在線編程功能，可以不用昂貴的編程器。本次采用的芯片是 STC89C52。STC89C52 可以支持串口直接下載程序，而AT 公司的 89C 系列單片機需要價格昂貴的專門編程器才可燒寫程序，除此這外兩種單片機在功能上完全一樣。STC89C52 單片機除了完全兼容

17、AT89C51 外，還有許多擴展功能可以自己發(fā)揮使用。光信息采集A/D 轉換手動/自動切換LED 亮度顯示LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計53.1.13.1.1 單片機芯片單片機芯片（一）STC89C52 主要性能參數(shù)1).與 MCS-51 產品指令和引腳完全兼容2).8K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器3).全靜態(tài)操作：0Hz33MHz4).三級加密程序存儲器5).1000次擦寫周期6).32個可編程I/O口線7).3個16位定時/計數(shù)器8).8個中斷源9).全雙工UART串行通道10).低功耗空閑和掉電模式（二）功能性概述8k字節(jié)Flash， 32 位I/O 口線，3個16位定時/計數(shù)器

18、，一個6向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，STC89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。STC89C52引腳圖如圖3-1所示。圖 3-1 STC89C52 引腳圖LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計63.1.23.1.2 復位電路復位電路復位使單片機處于起始狀態(tài)，并從該起始狀態(tài)開始運行。復一般需要在系統(tǒng)上電，或者程序死機的時候需要進行單片機的復位。單片機的復位狀態(tài)是單片機

19、在上電時，首先進入的一個特定的狀態(tài)。在復位狀態(tài)下，CPU 和整個硬件資源，特別是特殊功能寄存器都處于初始化的狀態(tài)。單片機的復位電路是促使單片機進入復位狀態(tài)的硬件結構。單片機的復位電路是很重要的，復位操作可以完成單片機的初始化，也可使處于死機狀態(tài)下的單片機重新開始運行5。STC89C52 的 RST 引腳為復位端，該引腳連續(xù)保持 2 個機器周期（24 個時鐘振動周期）以上高電平，則可使單片機復位。內部復位電路在每一個機器周期的 S5P2 期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并在復位期間不產生 ALE 信號，內部 RAM 處于不斷電狀態(tài)。其中的數(shù)據(jù)信息不會丟失，也

20、即復位后，只影響 SFR 中的內容，內部 RAM 中的數(shù)據(jù)不受影響。外部復位有上電復位和按鍵電平復位。由于單片機運行過程中，其本身的干擾或外界干擾會導致出錯，此時我們可按復位鍵重新開始運行。為了便于本設計運行調試，復位電路采用按鍵復位方式。按鍵復位電路如圖 3-2 所示：圖 3-2 復位電路3.1.33.1.3 時鐘電路時鐘電路單片機的時鐘電路6是用于產生單片機正常工作時所需要的時鐘信號。STC89C52 單片機內部包含有一個振蕩器，可以用于 CPU 的時鐘源。另外也可以采用外部振蕩器，由外部振蕩器產生的時鐘信號來供內部 CPU 運行使用。1). 內部時鐘模式內部時鐘模式是采用單片機內部振蕩器

21、來工作的模式。51 系列單片機內部包含有一個高增益的單級反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別為片內放大器的輸入端口和輸出端口,其工作頻率為 033MHz。LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計7當單片機工作于內部時鐘模式的時候，只需在 XTAL1 引腳和 XTAL2 引腳連接一個晶體振蕩器或陶瓷振蕩器，并聯(lián)兩個電容后接地即可，如圖 3.5 所示。使用時對于電容的選擇有一定得要求，具體如下：A 當外接晶體振蕩器的時候，電容值一般選擇 C1=C2=3010pF；B 當外接陶瓷振蕩器的時候，電容值一般選擇 C1=C2=4010pF。在實際電路設計時，盡量保證外接的振蕩器和電容盡可能接近單片機的X

22、TAL1 和 XTAL2 引腳，這樣可以減少寄生電容的影響，使振蕩器能夠穩(wěn)定可靠地為單片機 CPU 提供時鐘信號。2). 外部時鐘模式外部時鐘模式是采用外部振蕩器產生時鐘信號，直接提供給單片機使用。對于不同的結構的單片機，外部時鐘信號接入的方式有所不同。對于普通的 8051 單片機，外部時鐘信號由 XTAL2 引腳接入后直接送到單片機內部的時鐘信號發(fā)生器，而引腳 XTAL1 則應直接接地。這里需要注意，由于XTAL2 引腳的邏輯電平不是 TTL 信號，因此外接一個上拉電阻。對于 CMOS 型的 80C51, 80C52, AT89S52 等單片機，和普通的 8051 不同的是其內部的時鐘信號取

23、自于反相放大器的輸入端。因此外部的時鐘信號應該接到單片機的 XTAL1 引腳，而 XTAL2 引腳懸空即可。根據(jù)實際應用，我們選擇內部時鐘電路，外接頻率 12.000MHz 的晶體振蕩器，選擇兩個電容值為 30pF 的陶瓷電容。外部時鐘電路如圖 3-3 所示：圖 3-3 時鐘電路3.1.43.1.4 系統(tǒng)按鍵電路系統(tǒng)按鍵電路單片機的按鍵電路分為獨立式按鍵接口電路和矩陣式鍵盤電路，考慮本設計只需三個按鍵，結構簡單，故選擇獨立式按鍵接口電路。本設計根據(jù)現(xiàn)實需要設置為自動/手動切換按鍵、手動增加按鍵及手動減少按鍵三個按鍵，系統(tǒng)默認為自動狀態(tài)，考慮到自動可能會失靈，設置手動按鍵來調節(jié) LED 燈的亮度

24、等級，當自動/手動檔處于自動狀態(tài)時，系統(tǒng)會跳轉自動部分執(zhí)行，當處于手動狀態(tài)時，可人為的通過手動增和手動減調節(jié)亮度等級。按鍵電路如圖 3-4 所示：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計8圖3-4 按鍵電路3.23.2 光信息采集及光信息采集及 A/DA/D 轉換模塊轉換模塊本次設計的光信息采集模塊7是整個系統(tǒng)的輸入模塊，由光電轉換電路和模/數(shù)轉換電路構成。3.2.13.2.1 光電轉換電路光電轉換電路1)光敏傳感器簡介光敏傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器.它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電

25、量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。光電檢測方法具有精度高,反應快,非接觸等優(yōu)點,而且可測參數(shù)多,傳感器的結構簡單,形式靈活多樣,因此,光敏傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化） 。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 110M 歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)和器件性價比，我們選擇常用的光敏電阻

26、 GL5549 它具有體積小，反應速度快，靈敏度高，可靠性好等優(yōu)點。2)光電轉換電路光電轉換電路如圖 3-5 所示：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計9圖 3-5 光電轉換電路光敏電阻與 1K 電阻串聯(lián)，經限流電阻與模/數(shù)轉換電路連接，光照越強，光敏電阻阻值越小，則光電轉換電路輸出電壓越大，反之越小。3.2.23.2.2 A/DA/D 轉換電路轉換電路1)A/D 轉換芯片 ADC0804 介紹ADC0804 是一個早期的用來實現(xiàn) A/D 轉換8的轉換器，因其價格低廉而在要求不高的場合得到廣泛應用。ADC0804 是一個 8 位、單通道、低價格 A/D 轉換器，主要特點是：摸數(shù)轉換時間大約 100us

27、；方便的 TTL 或 CMOS 標準接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內含時鐘發(fā)生器；單電源工作時（0V5V）輸入信號電壓范圍是 0V5V；不需要調零等等。由于單片機只能識別數(shù)字量，需要我們把光電轉換后的模擬電壓信號轉化為相應的數(shù)字信號送給單片機。在實際中常用的模數(shù)轉換芯片有ADC0804、ADC0809、AD574 等，考慮外圍電路的簡單，且 ADC0804 的功能能基本達到本次設計的要求，我們選擇它作為本次設計的 A/D 轉換芯片。ADC0804 芯片的引腳圖如圖 3-6：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計10圖 3-6 ADC0804所有引腳定義如下： （引腳 1）：片選信號。低

28、電平有效，高電平時芯片不工作。 （引腳 2）：外部讀數(shù)據(jù)控制信號。此信號低電平時 ADC0804 把轉換完成的數(shù)據(jù)加載到 DB 口。 （引腳 3）：外部寫數(shù)據(jù)控制信號。此信號的上升沿可以啟動 ADC0804 的A/D 轉換過程。 CLK IN（引腳 4）：時鐘輸入引腳。ADC0804 使用 RC 振蕩器作為 A/D 時鐘，CLK IN 是振動器的輸入端。 （引腳 5）：轉換結束輸出信號。ADC0804 完成一次 A/D 轉換后，此引腳輸出一個低脈沖。對單片機可以稱為中斷觸發(fā)信號。 Vin（+） （引腳 6）：輸入信號電壓的正極。 Vin（） （引腳 7）：輸入信號電壓的負極?？梢赃B接到電源地。

29、 AGND（引腳 8）：模擬電源的地線。 Vref/2（引腳 9）：參考電源輸入端。參考電源取輸入信號電壓（最大值）的二分之一。例如輸入信號電壓是 0V5V 時，參考電源取 2.；輸入信號電壓是0V4V 時，參考電源取 2. 0V。 DGND（引腳 10）：數(shù)字電源的地線。 DB8DB0（引腳 11引腳 18）：數(shù)字信號輸出口，連接單片機的數(shù)據(jù)總線。 CLK R（引腳 19）：時鐘輸入端。 VCC（引腳 20）：5V 電源引腳。 補充說明：CLKI（引腳 4）和 CLKR（引腳 19）：ADC08010805 片內有時鐘電路，只要在外部“CLKI”和“CLKR”兩端外接一對電阻電容即可產生 A

30、/D 轉換所要求的時鐘，其振蕩頻率為 fCLK1/1.1RC。其典型應用參數(shù)為：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計11R=10K，C=150PF，fCLK640KHz，轉換速度為 100。若采用外部時鐘，則外部 fCLK 可從 CLKI 端送入，此時不接 R、C。允許的時鐘頻率范圍為100KHz1460KHz。主要電氣特性有，工作電壓為5V，模擬輸入電壓范圍為 05V，分辨率為 8 位，即分辨率為 1/28=1/256，轉換時間為 100us（fck640KHz 時） ，轉換誤差約1LSB。ADC0804 是屬于逐次逼近型（Successive Approximation Method）的A/D 轉

31、換器，這類型的 A/D 轉換器除了轉換速度快（幾十至幾百 us） 、分辨率高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應用于單片機的接口設計上。ADC0804 時序圖如圖 3-7 所示：圖 3-7 ADC0804 時序圖2) ADC0804 接口電路ADC0804 與 STC89C52 的連接方法如圖 3-8 所示。ADC0804 的片選信號線由 51 單片機的 P2.7 口控制，ADC0804 的讀寫信號控制線 WR、RD 由單片機的P3.6、P3.7 控制，ADC0804 的 8 位數(shù)據(jù) DB0DB7 連接單片機的 P1 口，ADC0804 的內部轉換頻率由 R4、C4 確定。圖 3-8 ADC080

32、4 接口電路LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計123.33.3 LEDLED 亮度調節(jié)模塊亮度調節(jié)模塊1)三極管 NPN9013 介紹三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的 PN 結，兩個 PN 結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有 PNP 和 NPN 兩種。s9013 NPN 三極管主要用途：作為音頻放大和收音機 1W 推挽輸出。三極管 9013 主要參數(shù)：結構：NPN集電極-發(fā)射極電壓 25V集電極-基電壓 45V射極-基極電壓 5V集電極電流 0.5A耗散功率 0.625W結

33、溫 150特怔頻率 最小 150MHZ放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300主要用途：放大電路圖 3-9 9013 引腳圖2) LED 亮度調節(jié)電路該電路作為本次設計的輸出顯示模塊，用于調節(jié) LED 的亮度，由三極管和 16個 LED 構成。電路圖如圖 3-10 所示：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計13圖 3-10 LED 亮度調節(jié)電路3.43.4 電源模塊電源模塊目前我國居民最常用為 220V,50HZ 的交流電，而系統(tǒng)需+5v 直流電和+12V 交流電，故電源模塊采用 220V 轉 12V 變壓器，可以輸出 12V 交流電

34、，然后經橋式整流及 7805 穩(wěn)壓芯片處理，最后經濾波后輸出+5v 直流電壓910。1)穩(wěn)壓芯片 L7805 簡介L7805 是日本三洋公司生產的三端固定穩(wěn)壓集成電路。該電路內置短路保護及熱保護電路，具有輸出電壓固定的特點，廣泛應用于各種電視機、收錄機、電子儀器等設備中作電源穩(wěn)壓用。L7805 集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù)如表 3.9 所示表表 3.1 L7805 集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù)集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù)引腳符號功能電壓（V）1IN電壓輸入122GND接地線端03OUT電壓輸出52)典型穩(wěn)壓電路如圖 3-11 所示：LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計145VCP4103CP347uFCP1220

35、uFCP2105SW1ASW-2X2WAYVin15V3GND2U3L7805GND+1-2J6POWER-INPUT圖 3-11 典型穩(wěn)壓電路CP1、CP2、CP3、CP4 分別為輸入端和輸出端濾波電容。當輸出電較大時，7805 應配上散熱板。4 4 軟件設計軟件設計4.14.1 系統(tǒng)程序開發(fā)軟件簡介系統(tǒng)程序開發(fā)軟件簡介隨著單片機開發(fā)技術的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS-51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil。該軟件是美國 Keil Software 公司出品的軟件開發(fā)

36、系統(tǒng)，其允許用戶使用匯編或者 C 語言來開發(fā) MCS-51 單片機（或與 MSC-51 指令兼容的其它單片機）的應用軟件。功能上，Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。外觀上采用全Windows 界面，容易上手。性能上，即便是使用高級語言開發(fā)應用程序，其生成的目標代碼效率也非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊。本系統(tǒng)的軟件設計采用了 Keil C51 這種單片機 C 語言，Keil C51 軟件是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)

37、秀軟件之一，它集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編，和C 語言的程序設計，界面友好，易學易用。單片機開發(fā)軟件 KeilC 編程界面如圖4.1 所示。采用 Keil C51 開發(fā) 8051 單片機應用程序一般需要以下步驟。1). 在 u Vision4 集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建一個新項目（Project） ，并位該項目選定合適的單片機 CPU 器件，本系統(tǒng)選擇 STC89C52 芯片。2). 利用 u Vision4 的文件編輯器編寫 C 語言源程序文件，并將文件添加到項目中去。一個項目可以包含多個文件，除源程序文件外還可以由庫文件或文本說LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計15明文件。3). 通過 u Vis

38、ion4 的各種選項，配置 Cx51 編輯器，Ax51 宏編輯器，BL51/Lx51 連接定位器以及 Debug 調試期的功能。4). 利用 u Vision4 的構造（Build）功能對項目中的源程序文件進行編譯連接，生成絕對目標代碼和可選的 HEX 文件，如果出現(xiàn)編譯連接錯誤則返回到第 2 步，修改源程序中的錯誤后重新構造整個項目。5). 將沒有錯誤的絕對目標代碼裝入 u Vision4 調試器進行仿真調試，調試成功后，將 HEX 文件寫入到單片機應用系統(tǒng)的 EPROM 中。4.24.2 系統(tǒng)總流程圖系統(tǒng)總流程圖硬件的結構一經確定，大的功能框架也就形成了。軟件在硬件構筑的平臺上，完成各部分

39、硬件的控制及協(xié)調。系統(tǒng)功能是由軟件硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能會很大。所以，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件的設計采用模塊化的設計方法，這樣不僅易于編程和調試，也可以減小軟件的故障率，還有提高軟件的可靠性。因此，對軟件進行全面的測試是檢驗錯誤、排除故障很重要的手段。硬件電路設計完成后的工作是通過軟件編程來實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，也就是進行軟件開發(fā)。對于電子系統(tǒng)，軟件設計建立在具體硬件電路基礎之上，系統(tǒng)功能的實現(xiàn)以及工作的可靠性不僅需要合理的硬件設計，很大程度上取決于功能完善、算法先進的軟件設計。一個合理的軟件設計能夠充分發(fā)揮微控制器的運算和邏輯控制功能，可靠地實

40、現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計16圖 4-1 系統(tǒng)主程序流程圖本設計采用 C 語言編程，先設定當下的環(huán)境亮度為設定亮度，當環(huán)境的亮度變亮的時候，即大于那設定亮度時，減少 LED 燈點亮的個數(shù)，并且以此當下的環(huán)境作為設定的亮度；當環(huán)境亮度再次改變，變暗的時候，增加 LED 燈點亮的個數(shù)，并且以此為設定的環(huán)境亮度；通過設定環(huán)境亮度的標準來自動調節(jié) LED 亮度。4.34.3 光強判斷流程圖光強判斷流程圖ADC0804 精度為 8 位，用 0-255 表示 0-5V，即 1V=51。光強判斷子程序流程圖如圖 4-2 所示：圖 4-2 光強判斷子程序流程圖5 5 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試5.1

41、5.1 調試調試5.1.15.1.1 硬件調試硬件調試采用 Protel99Se 畫出原理圖和 PCB 圖5，再進去制版。電路板做完以后，首LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計17先要檢查電路是不是存在斷路、短路，還有焊點是不是存在虛焊，用到的儀器是萬用表；接著就要檢測光電轉換電路是否能隨光照強度的變化而變化，LED 是否能點亮。5.1.25.1.2 軟件調試軟件調試利用軟件調試的常用的 keil 仿真器，對 C 語言進行調試。5.1.35.1.3 整體調試整體調試將調試好的軟件和硬件一起結合起來，進行調試，能實現(xiàn)手動和自動控制LED 亮燈個數(shù)，那就已基本完成。需把程序用燒寫器燒到單片機中，然后再對電

42、路進行操作。若沒達到預期效果，則需善加修改。5.1.45.1.4 操作指南操作指南1).接上+5V 的電源，開機即為工作狀態(tài)，系統(tǒng) led 亮度根據(jù)外界光照強度變化而變化（光照強，led 燈點亮個數(shù)減少，反之增加） 。2).按下“手動/自動切換”鍵，切換到手動調整系統(tǒng) led 亮度，按下“+”鍵增加亮度等級，按下“-”鍵減小亮度等級（亮度等級為 led 點亮個數(shù)的不同）3).按下“復位”鍵，回到開機準備狀態(tài)。6 6 結束語結束語6.16.1 總結總結在當今社會大力提倡節(jié)能減排的大背景下, 發(fā)展 LED 照明具有不可估量的經濟價值及社會價值。目前世界上許多國家都在研究 LED 的應用，本課題選取

43、了LED 應用的一個部分，基于單片機的自動調光。本次畢業(yè)設計由于時間、經驗、水平等局限，做出的東西并不完美。雖然能夠做出了實物，簡單的功能也能夠運用；但是有很多地方都沒做到位。最主要的是以下 2 點：1).當初設計的時候是想產生白光的，但由于時間緊張，技術要求比較高，沒有達到這個要求。2).有個 LED 會一閃一閃的，主要是采用的 AD 是 8 位精度的，當初在選擇芯片的時候考慮的不夠周到，下次有時間一定把它完善。6.26.2 體會體會畢業(yè)論文的撰寫也是一個堅辛與快樂地過程。在這個過程中我查找了許多相關的資料和文獻，真的覺得自己學到了不少東西，比如學會了資料的查找和使用及學會了合作與交流。當然

44、，這也不單單只是學會如何查閱資料和利用工具書，主要的還是對自身的知識水平及動手能力的提高。此外，我也真正體會到了要做好一件事情并不是只有熱情和激情就可以的，還需要一定的專業(yè)知識和能力。但LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計18不管如何，態(tài)度決定一切，只要有心，任何困難都是可以克服的。本論文是在鄭金菊老師的悉心指導下完成的，在整個課題的總體設計思想和很多具體的細節(jié)方面都得到了鄭老師的精心指導、幫助。鄭老師不僅在學習和科研上給予了我教誨，也在對待人生態(tài)度與工作態(tài)度上給了我很大的指導。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識、豐富的科研經驗使我終生受益。導師在畢業(yè)設計的整個過程中始終給予了我最大的鼓勵和支持，并時時給

45、予必要的關心和啟迪。在此，向導師汪曉東老師表示我最衷心的感謝。同時我還要感謝畢業(yè)設計過程中所有給我真誠幫助的老師和同學。LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計19參考文獻參考文獻1李兵. 國外照明技術的發(fā)展. 光源與照明, 2004(4):36-372易安.半導體照明 21 世紀的節(jié)能新光源J.中國創(chuàng)業(yè)投資與高科技,2004,32(1):32-333張巨芳.第四代新光源LED.安徽電子信息職業(yè)技術學院學報,20065尉廣軍,郝永生,姚義.單片機系統(tǒng)中復位電路的可靠性分析與設計J.儀器儀表學報 2002年 S2 期6劉鳳格.MCS-51 單片機的時鐘電路J.菏澤師范?？茖W校學報,2003 年 02 期7何

46、立民.單片機應用技術選編. 北京航空航天大學出版社.2000:241-2458劉虹. 綠色照明概論. 中國電力出版社，2009-01:212-2189王占慶,毛興武.交流電源供電的大電流 LED 驅動電路.中國照明電器.200610金永鎬. 基于總線模式的交通燈控制系統(tǒng)的設計J. 信息化縱橫， 2009,0811周志敏等.應用電路.電磁兼容.PCB 布線.北京：電子工業(yè)出版社,200412Neuron Chip Data Book，Echelon Corporation，1995-02:19-2113Colm Slattery, Mariah Nie. A Reference Design for High-Performance,Low-Cost WeighScalesJ. Analog device,2005,39(12):134-143LED 亮度自動調節(jié)系統(tǒng)設計20附錄附錄1 1 LEDLED亮度自動調節(jié)系統(tǒng)原理圖亮度自動調節(jié)系統(tǒng)原理圖原理圖