電子課程設(shè)計(jì)--led智能臺(tái)燈

1、<p>　　指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　年 月 日</p><p>　一、課程設(shè)計(jì)目的、任務(wù)和內(nèi)容要求：在現(xiàn)代城市中，隨著人口和能源消耗的急劇增長，總用電量也在日益增加，要是沒有節(jié)能措施，便會(huì)造成能源枯竭的不良后果。因此，LED智能臺(tái)燈便有了其設(shè)計(jì)的必要性。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)。鼓勵(lì)學(xué)生在熟悉

2、基本原理的前提下，與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，提出自己的方案，完善設(shè)計(jì)。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．寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　二、進(jìn)度安排：第１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： 硬件連線，調(diào)試；第4周： 寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>

3、;　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. 紀(jì)愛華 集成穩(wěn)壓電源電路圖集[M].北京：中國電力出版社,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.（01）</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

4、t;<p>　　摘要 ………………………………………………………………….………………………II</p><p>　　Abstract ………………………………………………………………….……………….....II</p><p>　　1 緒論…………………….…………………………………………………..…………….1</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的

5、…………………………………………………………………………..1</p><p>　　LED智能臺(tái)燈特性………………………………………………………….……………..1</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容…………………………………………..…………………………… 2</p><p>　　2 系統(tǒng)的可行性分析……………………………………….……………………………

6、…. 3</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)…………………………………..………………………….…………. 4 </p><p>　　3.1 電源模塊…………………………………………………..………………………….…..4 </p><p>　　3.1.1 LED光源驅(qū)動(dòng)電路……………………………………..………………………….….4 </p>

7、<p>　　3.1.2 元器件選擇…………………………………………..…………………………….. 5</p><p>　　3.1.3 LED光源的設(shè)計(jì)……………………………………..………………………….…… ...7 </p><p>　　3.2 單片機(jī)外圍電路模塊……………………………………..………………………….…..8 </p><p>　　3

8、.2.1單片機(jī)總控制電路……………………………………..…………………………..…..8 </p><p>　　3.2.2時(shí)鐘電路………………………………………………..…………………………..…..9</p><p>　　3.2.3 STC89C52具體介紹……………………………………..…..…………...………..…..10</p><p>　　3.3 紅外感

9、應(yīng)模塊………………………………………...…….……………………….11</p><p>　　3.4 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊……………………….………………………………..….………...12 </p><p>　　4 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)…………………………..………………………….…………………14 </p><p>　　4.1 PWM調(diào)光……………………………………..

10、………………………….……………….14 </p><p>　　4.2 人體紅外感應(yīng)……………………………………………………………………………14</p><p>　　4.3 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)…………………………………………………………………...………15</p><p>　　5總 結(jié) ……..…………………………………………………..……………………………16<

11、;/p><p>　　參考文獻(xiàn) …….………………..………………………………..……………………………17</p><p>　　附錄………...………………………………..…………………………..……………………18 </p><p>　　附錄1 主要程序代碼……………………..…………………………....……………………18</p><p>　

12、　附錄2 實(shí)物圖………………………………..……………………?！?.……………………22</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　臺(tái)燈已是千家萬戶的必需生活電器，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。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、無輻射，同樣亮度下，LED能耗為白熾燈的10

13、％，熒光燈的50％。LED壽命可達(dá)10萬小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。因此，我們提出LED智能臺(tái)燈方案，本系統(tǒng)主要包括以PT4115芯片為基礎(chǔ)的LED驅(qū)動(dòng)模塊，利用單片機(jī)STC89C52進(jìn)行控制的手動(dòng)PWM調(diào)光模塊、感應(yīng)人體紅外信號(hào)的熱釋電紅外傳感器的紅外感應(yīng)模塊等目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能臺(tái)燈；LED驅(qū)動(dòng)；PWM調(diào)光；紅外感應(yīng)</p><p><b>

14、　　Abstract</b></p><p>　　Desk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the lights and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source o

15、f the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% o

16、f fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, f</p><p>　　Keywords： intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive </p><p><

17、;b>　　1緒論 </b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　臺(tái)燈已是千家萬戶的必需生活電器，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。在我國,照明耗電占年發(fā)電總量的12% (超過100億kW?h) 。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

18、來越高、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)保無污染。另外，LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段,其發(fā)光效率可達(dá)80～90%，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100－120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)在中國約30%的人有不同程度的視力問題，其中近視是主要問題，近年來，我國的近視率已上升為全球第二，

19、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)間過長，看書，學(xué)習(xí)時(shí)的坐姿不正確等。</p><p>　　現(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。</p><p>　　1.2 LED智能

20、臺(tái)燈特性</p><p>　　1、高效節(jié)能：以相同亮度比較，3W的LED節(jié)能燈333小時(shí)耗1度電，而普通60W白熾燈17小時(shí)耗1度電，普通5W節(jié)能燈200小時(shí)耗1度電。</p><p>　　2、超長壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲、無玻璃泡、不怕震動(dòng)、不易破碎、使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)）。</p><p>　

21、　3、健康：光線健康光線中含紫外線和紅外線少，產(chǎn)生輻射少（普通燈光線中含有紫外線和紅外線）。</p><p>　　4、綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通燈管中含有汞和鉛等元素。</p><p>　　5、保護(hù)視力：直流驅(qū)動(dòng)，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃）。</p><p>　　6、安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，安全隱患小于礦場(chǎng)等危險(xiǎn)場(chǎng)所。&

22、lt;/p><p>　　7、市場(chǎng)潛力大：低壓、直流供電。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的LED智能臺(tái)燈主要包括四個(gè)模塊：</p><p>　?。?）LED光源驅(qū)動(dòng)</p><p>　　利用變壓器將220V的交流電轉(zhuǎn)化成12V的直流電源，然后PT4115芯片將12V直流電壓變換

23、成穩(wěn)定的恒流源</p><p>　　（2）單片機(jī)外圍電路</p><p>　　利用STC89C52單片機(jī)控制PWM調(diào)光以及紅外檢測(cè)等模塊。</p><p><b>　　（3）紅外檢測(cè)</b></p><p>　　利用熱釋電紅外檢測(cè)模塊來檢測(cè)是否有人靠近臺(tái)燈，若有人則臺(tái)燈自動(dòng)開啟，當(dāng)一段時(shí)間檢測(cè)不到人活動(dòng)是臺(tái)燈就會(huì)漸漸熄滅

24、。</p><p>　?。?）手動(dòng)PWM調(diào)光</p><p>　　經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光。</p><p>　　2 系統(tǒng)的可行性分析</p><p>　　（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義：</p><p>　　本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想來源于生活，所具有的功能也是為臺(tái)燈使用的方便性及節(jié)能環(huán)保而設(shè)置，

25、因此具有很大的實(shí)際意義。</p><p>　　（2）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)可行性分析：</p><p>　　針對(duì)目前普通臺(tái)燈存在的能耗高、操作使用不便及功能單一三個(gè)問題進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究，以單片機(jī)PT4115為控制核心，用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)是否人進(jìn)入使用臺(tái)燈的范圍，用光敏電阻判斷有人在使用臺(tái)燈范圍時(shí)是否需要開燈。綜合運(yùn)用傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈是否有人員來自動(dòng)控制臺(tái)燈的開關(guān)及利用PWN波對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光

26、，在功能上使之更加具有人性化，以此提高人的接受度和舒適度。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 電源模塊</b></p><p>　　3.1.1 LED光源驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡、節(jié)省成本

27、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)用電路簡單、價(jià)格較平的性價(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。</p><p>　　圖3-1 PT4115 LED光源驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　圖3-2 PT4115 芯片實(shí)物圖</p><p>　　通過 PT4115芯片上的

28、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LED電流的大小來實(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ǎㄟ^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；并利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，當(dāng)LED亮暗變化頻率大于120Hz時(shí)，人眼就不會(huì)感覺到閃爍，而看到是LE

29、D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?，LED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0.25Ω電阻。L1為鎮(zhèn)流電感，選取68μH，用于穩(wěn)定通過LED的電流。D1是續(xù)流二極管，當(dāng)芯片內(nèi)部MO

30、S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</p><p>　　3.1.2 元器件選擇</p><p>　　表3-1 關(guān)鍵元器件的選擇</p><p>　　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

31、12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器D1～D4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的開關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低EMI（Electromagnetic Interference），省略了抗EMI電路。</p><p>　　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)

32、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

33、7;3%的產(chǎn)品。</p><p><b>　　（1）電感的選擇：</b></p><p>　　PT4115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)部開關(guān)的導(dǎo)

34、通/關(guān)斷控制。另外由于高頻率會(huì)帶來較大的開關(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，而無輸出。電感的DCR越小，效率越高。建議選用EPC13錳鋅4000磁芯。</p><p>　　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)產(chǎn)生人眼可見的閃光。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)

35、電路的續(xù)流電流，消除因此產(chǎn)生的閃光。</p><p>　?。?）適配器的選擇：</p><p>　　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

36、，甚至6.5V，對(duì)于工作電壓從8V開始的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)入工作狀態(tài)，如此周而復(fù)始，使LED臺(tái)燈出現(xiàn)人眼可見的閃光。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。</p><p>　?。?）EMI的傳導(dǎo)與輻射：&

37、lt;/p><p>　　本LED臺(tái)燈方案總體設(shè)計(jì)時(shí)要考慮能過EMI的傳導(dǎo)與輻射，過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EMI。恒流源電源板因使用的驅(qū)動(dòng)IC是DC/DC開關(guān)器件，工作時(shí)開關(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。</p><p>　　3.1.3 LED光源的設(shè)計(jì)</p><p>

38、　　本設(shè)計(jì)LED光源采用5*6混聯(lián)方式，共由30只高亮度小功率LED燈珠組成,如圖3-3所示；每只LED燈珠的壓降約3.1V，工作電流約20mA。由白光LED的正向伏安特性可知，當(dāng)LED 端電壓超過其正向?qū)妷汉螅^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

39、接轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的恒流輸出；其采用6~30V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)具有過溫、過壓、過流、LED開路保護(hù)等多種功能。該芯片適合用于綠色照明LED燈的驅(qū)動(dòng)電路，具有應(yīng)用電路非常簡潔的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　圖3-3 LED光源實(shí)物圖</p><p>　　3.2 單片機(jī)外圍電路模塊<

40、;/p><p>　　3.2.1單片機(jī)總控制電路</p><p>　　圖3-4 STC89C52單片機(jī)總控制電路</p><p>　　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，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATM

41、EL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。</p><p><b>　　3.2.2時(shí)鐘電路</b></p><p>　　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RXD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

42、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1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　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)

43、生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p><b>　　內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 </b></p><p>　?。╞）外部方式時(shí)鐘電路</p><p><b>　　圖3-5時(shí)鐘電路</b></p><p>　　3.2.3 STC89C52具體介紹</p><p>　　①

44、 主電源引腳（2根）：VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源；GND(Pin20)：接地線。</p><p>　?、谕饨泳д褚_（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。</p><p>　　③控制引腳（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(Pin3

45、0)：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)器讀指令。</p><p>　　④可編程輸入/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。</p><p>　　PO

46、口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7；</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7；</p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7； </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P

47、3.0～P3.7。</p><p>　　STC89C52主要功能如下表所示：</p><p>　　表3-2 STC89C52主要功能</p><p>　　3.3 紅外感應(yīng)模塊</p><p>　　紅外感應(yīng)模塊主要由紅熱釋電紅外傳感器和菲涅爾透鏡及其外電路組成。</p><p>　?。?）熱釋電紅外傳感器</p&

48、gt;<p>　　紅熱釋電紅外傳感器只對(duì)波長為10μm（人體輻射紅外線波長）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)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不

49、能抵消，于是輸出檢測(cè)信號(hào)。</p><p><b>　　（2）菲涅爾透鏡</b></p><p>　　菲涅爾透鏡的利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到得紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入。菲涅爾透鏡的作用有兩個(gè)：

50、一是聚焦作用。而是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干明區(qū)和暗區(qū)，是進(jìn)入探測(cè)區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式產(chǎn)生變化的信號(hào)。</p><p>　　圖3-5 模塊外接示意圖</p><p>　　圖3-6 直流負(fù)載示意圖</p><p>　　圖3-7 交流負(fù)載示意圖</p><p>　　3.4 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊</p><p>　　在智能模

51、式下，臺(tái)燈能根據(jù)外界的光照強(qiáng)度自行調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，使用戶始終能有一個(gè)合適的光照環(huán)境；如果用戶不需要自動(dòng)調(diào)光，可以用旋鈕來進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，或者使用無線遙控進(jìn)行調(diào)光，可以根據(jù)用戶自身的需要來控制臺(tái)燈的亮度。</p><p>　　通過測(cè)量電位器兩端的電壓值，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光。如下圖所示，通過調(diào)節(jié)S1增加光強(qiáng)，調(diào)節(jié)S2減小光強(qiáng)。</p><p>　　圖

52、3-8 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)模塊電路圖</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 PWM調(diào)光</b></p><p>　　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400μS)，每10 次脈沖作為一個(gè)周期，即頻率為250HZ。這樣，在每1/25

53、0 秒的方波周期中，通過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。</p><p><b>　　程序見附錄：</b></p><p>　　sbit PWM_ctrl = P1^0; //設(shè)置PWM輸

54、出端口為P1^0端口</p><p>　　sbit P1_1 = P1^1; </p><p>　　圖4-1 PWM調(diào)光原理圖</p><p>　　4.2 人體紅外感應(yīng)</p><p>　　人體紅外感應(yīng)要滿足兩個(gè)條件：①有人在使用臺(tái)燈范圍內(nèi)活動(dòng)；②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

55、點(diǎn)亮；或者用戶可以無線遙控點(diǎn)亮臺(tái)燈。當(dāng)人離開后，延時(shí)一段時(shí)間后臺(tái)燈漸漸熄滅。</p><p>　　人體紅外感應(yīng)由單片機(jī)P1.1產(chǎn)生，程序見附錄。</p><p><b>　　檢測(cè)到有人：</b></p><p>　　LED_infrared = 0; //紅外檢測(cè)指示燈亮</p><p>　　ET1 = 1; //開

56、定時(shí)器1中斷</p><p>　　if(!add) //檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_add(); //增加光強(qiáng)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((!minus)&

57、&infrared) //檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_minus(); //減弱光強(qiáng)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p

58、>　　else //檢測(cè)到?jīng)]人</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_infrared = 1; //紅外檢測(cè)指示燈滅</p><p>　　ET1 = 0; //關(guān)定時(shí)器1中斷</p><p>　　PWM_ctrl = 0; //PWM占空比輸出為0%</p>&

59、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 手動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)</p><p>　　利用PWM波進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，其主要代碼如下：</p><p>　　if(!add) //檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　

60、　PWM_add(); //增加光強(qiáng)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((!minus)&&infrared) //檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_minus(); //減弱光強(qiáng)&l

61、t;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。隨著能源緊缺、電價(jià)越來越高、環(huán)保要求及LED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)保無污染。另外，LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，其發(fā)光效率可達(dá)80~90%，

62、并且傳統(tǒng)的臺(tái)燈中的光源使用的是交流電，所以每秒會(huì)產(chǎn)生100~120次得頻閃。LED燈是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流點(diǎn)，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。</p><p>　　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、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

63、程，我們也在此過程中學(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。</p><p>　　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，如蜂鳴器報(bào)警（提醒坐姿不正的人）以及液晶顯示模塊（顯示時(shí)間）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。</p><p><b>

64、;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【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, 2000</p><p>　　【2】周志敏 紀(jì)愛華 集成穩(wěn)壓電源電路圖集[M].北京：中國電力出版社,2007</p><p>　　【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</p><

65、p>　　【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.（01）</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1：主要程序代碼：</p><p>　　#include "reg51.h"</p><p>　　#define uchar unsigne

66、d char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit LED_infrared = P3^4; //設(shè)置紅外檢測(cè)指示燈為P3^4端口</p><p>　　sbit LED_status = P3^5; //設(shè)置系統(tǒng)工作指示燈為P3^5端口</p><p>　　sbit PWM_c

67、trl = P1^0; //設(shè)置PWM輸出端口為P1^0端口</p><p>　　sbit P1_1 = P1^1; </p><p>　　sbit add = P1^2; //設(shè)置按鍵檢測(cè)輸入端口（增加光強(qiáng)）為P1^2端口</p><p>　　sbit minus = P1^3; //設(shè)置按鍵檢測(cè)輸入端口（減弱光強(qiáng)）為P1^2端口</p><

68、p>　　uchar infrared;</p><p>　　uint HighTime = 65535; //設(shè)置初始占空比為0%</p><p>　　uint LowTime = 56535;</p><p>　　uchar flag = 0; //設(shè)置標(biāo)志位</p><p>　　void init_sys() //系統(tǒng)初始化函

69、數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_ctrl = 1;</p><p>　　LED_status = 1;</p><p>　　LED_infrared = 1;</p><p>　　infrared=0;</p><p><b&

70、gt;　　}</b></p><p>　　void init_timer1() //定時(shí)器1初始化函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x10;</p><p>　　TH1 = HighTime>>8;</p><p>　　TL

71、1 = HighTime;</p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p><b>　　ET1 = 1;</b></p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><

72、;p>　　void PWM_add() // PWM占空比增加函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(LowTime<65535)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　HighTime = HighTime-1000;</p

73、><p>　　LowTime = LowTime+1000;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PWM_minus() //PWM占空比減小函數(shù)</p><p><b>　　{</b&g

74、t;</p><p>　　if(HighTime<65535)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　HighTime = HighTime+1000;</p><p>　　LowTime = LowTime-1000;</p><p><b>　　}<

75、/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void PWM_OUT (void) interrupt 3 //PWM輸出函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR1 = 0;</b></p>

76、<p>　　flag = ~flag;</p><p>　　if(flag) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH1 = HighTime>>8;</p><p>　　TL1 = HighTime;</p><p>　　PWM_ctrl

77、 = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH1 = LowTime>>8;</p><p>　　TL1 = LowTime;

78、</p><p>　　PWM_ctrl = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(uint n) // 延時(shí)

79、函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　while(n--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=10;</b>&l

80、t;/p><p>　　while(i--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　i

81、nit_sys(); //系統(tǒng)初始化</p><p>　　init_timer1(); //定時(shí)器1初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_status = ~LED_status; //LED狀態(tài)變化（亮

82、滅）</p><p>　　delay(5000);</p><p>　　infrared = P1_1; //檢測(cè)紅外檢測(cè)輸入端口</p><p>　　if(infrared) //檢測(cè)到有人</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_infrared = 0; /

83、/紅外檢測(cè)指示燈亮</p><p>　　ET1 = 1; //開定時(shí)器1中斷</p><p>　　if(!add) //檢測(cè)到按鍵輸入（增加光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_add(); //增加光強(qiáng)</p><p><b>　　}<

84、/b></p><p>　　if((!minus)&&infrared) //檢測(cè)到按鍵輸入（減弱光強(qiáng)）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM_minus(); //減弱光強(qiáng)</p><p><b>　　}</b></p><

85、;p><b>　　}</b></p><p>　　else //檢測(cè)到?jīng)]人</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LED_infrared = 1; //紅外檢測(cè)指示燈滅</p><p>　　ET1 = 0; //關(guān)定時(shí)器1中斷</p><p&g

86、t;　　PWM_ctrl = 0; //PWM占空比輸出為0%</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　附錄2：實(shí)物圖：</b></p>