畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的數(shù)字pwm控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1、<p>　　論文題目：基于單片機(jī)的數(shù)字PWM控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用—軟件</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　基于C51單片機(jī)和PWM對(duì)LED亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)， STC89C52作為主控芯片，設(shè)置了手動(dòng)控制。在手動(dòng)控制時(shí)，通過(guò)兩個(gè)按鍵輸出不同的PWM占空比對(duì)LED的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的手動(dòng)調(diào)節(jié)。51單片機(jī)本身是沒(méi)有PWM接口的，

2、本文是通過(guò)軟件模擬PWM在一定的頻率的方波中，調(diào)整高電平和低電平的占空比，即可實(shí)現(xiàn)LED燈亮度控制。PWM調(diào)節(jié)LED亮度是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖反復(fù)開(kāi)關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。</p><p>　　不管用Buck,Boost,Buck-Boost還是線性調(diào)節(jié)器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED。它們的共同思路都是用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制光的輸出。一些

3、應(yīng)用只是簡(jiǎn)單地來(lái)實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”和“關(guān)”地功能，但是更多地應(yīng)用需求是要基本從0到100%調(diào)節(jié)光的亮度。而且經(jīng)常要有很高的精度。使用開(kāi)關(guān)電路以相對(duì)于人眼識(shí)別力來(lái)說(shuō)足夠高的頻率工作來(lái)改變光輸出的平均值，即數(shù)字調(diào)光。使用脈沖寬度調(diào)制PWM來(lái)設(shè)置周期和占空度，可能是最簡(jiǎn)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€(gè)最好的性能。</p><p>　　關(guān)鍵詞 單片機(jī)，數(shù)字脈沖，占空比調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)電路，LED亮度調(diào)節(jié)&

4、lt;/p><p><b>　　ABSTRA</b></p><p>　　Because C51SCM and PWM can regulate the brightness of the white light LED, STC89C5 as the DSP set up the manual control. During the process of the man

5、ual control, different PWM duty ratio output by two key regulate the electric current of LED so as to realize the manual control of the luminosity. As a matter of fact, C51SCM don’t have the interface. The control of the

6、 brightness of LED is realized by the software which simulating the situation that PWM adjust the duty ratio of the high level and</p><p>　　For Buck, Boost, Buck-Boost or linear regulation to drive LED, thei

7、r common ideas are using drive circuit to control the output of light. Some applications only achieve the “on” and “off” function simply. While more application demand that it can regulate the brightness of light from 0

8、to 100% and often have very high precision. Digital dimmer is the use of the switch circuit which works in a high frequency with respect to human recognition capacity to change the average of the light output. The</p&

9、gt;<p>　　KEY WORDS: SCM, digital pulse, duty-cycle correction, driver circuit, regulation of LED brightness </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言4</b></p>

10、<p>　　第1章 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介6</p><p>　　1.1單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展趨勢(shì)6</p><p>　　1.2單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成9</p><p>　　第2章 PWM調(diào)光原理簡(jiǎn)介10</p><p>　　2.1PWM調(diào)節(jié)LED亮度原理10</p><p>　　2.1.1 脈沖寬度調(diào)節(jié)

11、10</p><p>　　2.1.2 PWM對(duì)于LED調(diào)光的優(yōu)勢(shì)11</p><p>　　2.2 LED光源介紹13</p><p>　　2.2.1 LED燈簡(jiǎn)介與顯示原理13</p><p>　　2.2.2LED光源的特性14</p><p>　　第3章 電路設(shè)計(jì)及功能模塊介紹16</p>

12、<p>　　3.1電路設(shè)計(jì)流程圖16</p><p>　　3.2功能模塊介紹16</p><p>　　3.2.1按鍵功能設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.2 BUCK電路介紹16</p><p>　　3.2.3 A0832芯片介紹19</p><p>　　3.2.4電源的選擇21</

13、p><p>　　3.2.5四位數(shù)碼管介紹22</p><p>　　第4章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真24</p><p>　　4.1 電路圖的設(shè)計(jì)仿真24</p><p>　　4.1.1單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)Proteus介紹：24</p><p>　　4.1.2 Proteus仿真電路圖25</p><

14、;p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)及仿真26</p><p>　　4.2.1 Keil μVision2開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹：26</p><p>　　4.2.2Keil仿真圖28</p><p>　　4.3單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫(xiě)29</p><p>　　第5章 實(shí)物裝配與調(diào)試30</p><p>　　5.1實(shí)物裝配

15、流程30</p><p>　　5.1.1按照電路圖（圖4-2-2）焊接組件30</p><p>　　5.1.2設(shè)計(jì)實(shí)物圖見(jiàn)（附錄一）30</p><p>　　5.2試驗(yàn)中的調(diào)試結(jié)果見(jiàn)（附錄二）30</p><p>　　5. 3裝配與調(diào)試中的問(wèn)題30</p><p><b>　　總 結(jié)31</

16、b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　附 錄34</b></p><p>　　附錄1電路焊接實(shí)物圖34</p><p>　　附錄2試

17、驗(yàn)中的調(diào)試結(jié)果34</p><p>　　附錄3單片機(jī)內(nèi)部程序正文34</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　由于能源危機(jī)和溫室效應(yīng)的影響，人們對(duì)節(jié)能技術(shù)越來(lái)越關(guān)注。LED照明又稱固態(tài)照明，作為繼白熾燈、熒光燈后的第三代照明技術(shù)，具有環(huán)保、節(jié)能、安全可靠的特點(diǎn)，固態(tài)光源及LED光源是被業(yè)界看好的未來(lái)十年替換

18、傳統(tǒng)照明器具極具潛力的新型光源，代表照明技術(shù)的發(fā)展方向。發(fā)展新固態(tài)照明，不但是照明領(lǐng)域的創(chuàng)新，而且符合當(dāng)前政府提出的“低碳節(jié)能環(huán)?！钡囊?。 LED照明就是以LED(Light Emitting Diode)即發(fā)光二極管為光源的臺(tái)燈，LED是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED臺(tái)燈是典型的綠色照明光源產(chǎn)品，作為國(guó)家綠色照明推廣使用的產(chǎn)品，具有廣闊的應(yīng)用前景。在實(shí)際的應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)LED燈在周邊亮度大時(shí)依然以同一功

19、率發(fā)光，存在電能浪費(fèi)。另外一方面，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)熱量和電流存在正相關(guān)的關(guān)系，發(fā)熱影響了LED的壽命，所以在不必要的亮度下也減少了LED的壽命。然而，當(dāng)LED在周邊亮度小時(shí)，LED燈不能提供足夠和恰當(dāng)?shù)墓舛?，這樣又影響了閱讀，造成視覺(jué)疲勞。所以亮度可調(diào)的LED燈對(duì)生產(chǎn)生活是很有實(shí)際意義的。 </p><p>　　目前，針對(duì)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(wú)法察覺(jué)的高頻

20、下，讓驅(qū)動(dòng)電流從0到目標(biāo)電流值之間來(lái)回切換(數(shù)字調(diào)光)。利用脈沖寬度調(diào)變(PWM)來(lái)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(jiǎn)單的方法，原因是相同的技術(shù)可以用來(lái)控制大部分的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　方案一:利用單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的高頻脈沖，來(lái)改變驅(qū)動(dòng)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)光為盡量降低聽(tīng)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(wàn)赫茲。</p>

21、;<p>　　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(duì)LED的每個(gè)周期進(jìn)行調(diào)整。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是不斷調(diào)整LED的電流大小來(lái)改變亮度的，可以通過(guò)調(diào)整電流檢測(cè)電阻RSNS，或用模擬電壓驅(qū)動(dòng)IC的某個(gè)調(diào)光功能引腳來(lái)完成。</p><p>　　無(wú)論LED是經(jīng)由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)，連接每一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路最常見(jiàn)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(kāi)和

22、關(guān)的簡(jiǎn)單功能，絕大多數(shù)都需要從0-100%去微調(diào)亮度。</p><p>　　因此，利用單片機(jī)輸出PWM信號(hào)，能對(duì)LED進(jìn)行精準(zhǔn)，快速，有效地亮度調(diào)節(jié)。</p><p>　　利用單片機(jī)輸出PWM信號(hào)，通過(guò)兩個(gè)按鍵輸出不同的PWM占空比對(duì)LED的電流進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的手動(dòng)調(diào)節(jié)。PWM調(diào)節(jié)LED亮度是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖反復(fù)開(kāi)關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)

23、字式脈沖，通過(guò)BUCK驅(qū)動(dòng)電路即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。電路簡(jiǎn)單，實(shí)用，是對(duì)LED亮度最理想的調(diào)節(jié)方法。</p><p>　　第1章 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講，一塊芯片就

24、成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正以前所未見(jiàn)的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位C

25、PU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4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)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(shí)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(gè)中

26、斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz6T/12T可選。實(shí)物圖如下所示：</p><p>　　圖1-1-1 STC89C52 實(shí)物圖</p><p>　　下圖為STC89C52引腳圖以及各引腳功能：</p><p>　　圖1-1-1 STC89C52引腳圖</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b><

27、;/p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼此時(shí)P0外部必須被拉高。</p&g

28、t;<p>　　P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí),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(shí),P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流,當(dāng)P2口被寫(xiě)“

29、1”時(shí),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(shí),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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí),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(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口:P

30、3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)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。</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 /INT0(外部中斷

31、0)</p><p>　　P3.3 /INT1(外部中斷1)</p><p>　　P3.4 T0(計(jì)時(shí)器0外部輸入)</p><p>　　P3.5 T1(計(jì)時(shí)器1外部輸入)</p><p>　　P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)</p><p>　　P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)</p&

32、gt;<p>　　RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。</p><p>　　在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用

33、于定時(shí)目的。然而要注意的是,每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí),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(wú)效。</p><p>　　/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/P

34、SEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p>　　XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　

35、　XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　現(xiàn)在，單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、VCD、遙控器、游戲機(jī)、電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地融入我們每個(gè)人的生活之中。</p><p>　　目前單片機(jī)產(chǎn)品百花齊放，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，有上千種之多，CPU位數(shù)有8位、16位、32位，時(shí)鐘頻率高達(dá)20MHZ，片內(nèi)帶有PWM輸

36、出、監(jiān)視定時(shí)器WDT、可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA、DMA傳輸、調(diào)制解調(diào)器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、高級(jí)通信系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制、高級(jí)機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展大致有以下趨勢(shì)。低功耗，多功能，微型化，高速度，多品種，長(zhǎng)壽命，低噪聲與高可靠性技術(shù)，OTP與掩膜，MTP向OTP挑戰(zhàn)等。</p><p>　　1.2單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成</

37、p><p>　　一個(gè)比較完整的單片機(jī)應(yīng)該包括：中央處理器（CPU）、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出接口（I/O口）、可編程串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）。單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)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(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/

38、計(jì)時(shí)器等功能可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　1.3單片機(jī)的工作原理</p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。它是在一塊芯片上集成嵌入了CPU、RAM和ROM存儲(chǔ)器、I/O接口等而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。因主要用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器

39、。單片機(jī)的核心是中央處理器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(cè)控領(lǐng)域中已占重要地位。各電氣廠商、機(jī)電行業(yè)和測(cè)控企業(yè)都把單片機(jī)作為本部門(mén)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(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過(guò)程也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，即一條條執(zhí)行的指令的過(guò)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(xiě)下來(lái)這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)

40、所決定的。一條指令對(duì)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(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令，這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)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(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元，最小的存儲(chǔ)單位組成，就像大樓房有許</p><p>　　第2章 PWM調(diào)光原理

41、簡(jiǎn)介</p><p>　　2.1PWM調(diào)節(jié)LED亮度原理</p><p>　　2.1.1 脈沖寬度調(diào)節(jié)</p><p>　　PWM是脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫(xiě)指一個(gè)周期中亮燈時(shí)間所占的比例。這個(gè)周期很短或說(shuō)頻率很高，至少要高過(guò)人眼感光的反應(yīng)速度。PWM調(diào)光就是通過(guò)調(diào)整燈亮的時(shí)間與燈滅時(shí)間的比例來(lái)調(diào)整平均感觀亮度的方法。在微小的時(shí)間片里，燈要么是全開(kāi)、要么是全關(guān)，沒(méi)有半開(kāi)

42、的中間狀態(tài)。PWM調(diào)光可以是分檔的，也可以是無(wú)級(jí)的。</p><p>　　PWM Dimming(脈寬調(diào)制)調(diào)光方式——這是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開(kāi)關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)單，效率高。例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個(gè)專用PWM接口可以簡(jiǎn)單的產(chǎn)生任意占空比的脈

43、沖信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻連接到驅(qū)動(dòng)器的EN接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動(dòng)器都支持PWM調(diào)光。采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論，沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，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(duì)半導(dǎo)體開(kāi)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(lái)代替所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)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。</p>

44、<p>　　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(dòng)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)。</p><

45、;p>　　一般情況下，調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)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(duì)于一般LED控制，采用第一種方法在控制電壓變化時(shí)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。</p><p>　　2.1.2 PWM對(duì)于LED調(diào)光的優(yōu)勢(shì)</p><p>

46、;　　我們知道用一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)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(gè)開(kāi)、關(guān)頻率很高的按鍵開(kāi)關(guān)來(lái)控制發(fā)光二級(jí)管的亮、滅。由于人的視覺(jué)有1/24秒左右的視覺(jué)停留當(dāng)這個(gè)頻率高于人的分辨能力，我們就會(huì)看到發(fā)光二級(jí)管一直亮著的錯(cuò)覺(jué)。故而，我們控制這個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)的是一種有效精準(zhǔn)快速的調(diào)光手段。</p><p>　　然而，現(xiàn)實(shí)中這種開(kāi)關(guān)并非

47、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(jiǎn)單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開(kāi)關(guān)白光LED驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光LED的亮度。</p><p>　　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(kāi)關(guān)電路以相對(duì)于人眼識(shí)別力來(lái)說(shuō)足夠高的頻率工作來(lái)改變光輸出的平均值(數(shù)

48、字調(diào)光)。PWM是屬于數(shù)字調(diào)光的方法。</p><p>　　模擬調(diào)光通?？梢院芎?jiǎn)單的來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是由于LED光的特性要隨著平均驅(qū)動(dòng)電流而偏移。對(duì)于單色LED來(lái)說(shuō)，其主波長(zhǎng)會(huì)改變。對(duì)白光LED來(lái)說(shuō)，其相關(guān)顏色溫度（CCT）會(huì)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(huì)降低輸出電流的精度。通常來(lái)說(shuō)相對(duì)于模擬調(diào)光，PWM調(diào)光可以精度大于線性控制光輸出。&l

49、t;/p><p>　　從節(jié)能來(lái)說(shuō)沒(méi)有可比性。因?yàn)镻WM是保證CCT和顏色情況下測(cè)定電流光強(qiáng)模擬調(diào)光則是不存在這個(gè)前提。如果要犧牲這個(gè)前提來(lái)考慮節(jié)能的話，需要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。但我估計(jì)在實(shí)現(xiàn)同等照度的情況下，PWM會(huì)有優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　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(gè)驅(qū)動(dòng)電流,這樣就能保證只以這些特定驅(qū)動(dòng)電流來(lái)產(chǎn)生的光波長(zhǎng)或CCT.用PWM調(diào)光保證了LED發(fā)出設(shè)計(jì)者需要的顏

50、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(lái)產(chǎn)生白光。</p><p>　　從驅(qū)動(dòng)IC的前景來(lái)看,模擬調(diào)光面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),這就是輸出電流精度。幾乎每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)都要用到某種串聯(lián)電阻來(lái)辨別電流。電流辨別電壓(VSNS)通過(guò)折衷低能耗損失和高信噪比來(lái)選定。驅(qū)動(dòng)中的容差、偏移和延遲導(dǎo)致了一個(gè)相對(duì)固定的誤差。要在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中降低輸出電流就必須降低VSNS.這樣就會(huì)反過(guò)來(lái)降低輸出

51、電流的精度,最終,輸出電流無(wú)法指定、控制或保證。通常來(lái)說(shuō),相對(duì)于模擬調(diào)光PWM調(diào)光可以提高精度,線性控制光輸出到更低級(jí)。</p><p>　　但是,PWM調(diào)光有其劣勢(shì)。主要反映在:PWM調(diào)光很容易使得白光LED的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲(audible noise,或者microphonic noise)。這個(gè)噪聲是如何產(chǎn)生?通常白光LED驅(qū)動(dòng)器都屬于開(kāi)關(guān)電源器件(buck、boost、charge pump

52、等),其開(kāi)關(guān)頻率都在1MHz左右,因此在驅(qū)動(dòng)器的典型應(yīng)用中是不會(huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲。但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行PWM調(diào)光的時(shí)候如果PWM信號(hào)的頻率正好落在200Hz到20kHz之間,白光LED驅(qū)動(dòng)器周?chē)碾姼泻洼敵鲭娙菥蜁?huì)產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲。所以設(shè)計(jì)時(shí)要避免使用20kHz以下低頻段。</p><p>　　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(dòng)器,LED燈會(huì)產(chǎn)生閃爍,更不能

53、實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)光控制。原因歸結(jié)如下:</p><p>　　(1)可控硅的維持電流問(wèn)題。目前市面上的可控硅調(diào)光器功率等級(jí)不同，維持電流一般是7-75mA(驅(qū)動(dòng)電流則是7-100mA)，導(dǎo)通后流過(guò)可控硅的電流必須要大于這個(gè)值才能繼續(xù)導(dǎo)通，否則會(huì)自行關(guān)斷。</p><p>　　(2)阻抗匹配問(wèn)題。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，可控硅和驅(qū)動(dòng)電路的阻抗都發(fā)生變化，且驅(qū)動(dòng)電路由于有差模濾波電容的存在，呈容性阻抗

54、，與可控硅調(diào)光器存在阻抗匹配的問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)一般需要使用較小的差模濾波電容。</p><p>　　(3)沖擊電流問(wèn)題。由于可控硅前沿?cái)夭ㄊ沟幂斎腚妷嚎赡芤恢碧幱诜逯蹈浇斎霝V波電容將承受大的沖擊電流，同時(shí)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(dòng)器輸入端串接電阻來(lái)減小沖擊。</p><p>　　(4)導(dǎo)通角較小時(shí)LED會(huì)出現(xiàn)閃爍。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小時(shí)由于此時(shí)

55、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。</p><p>　　2.2 LED光源介紹</p><p>　　2.2.1 LED燈簡(jiǎn)介與顯示原理</p><p>　　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(shí)第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管的縮寫(xiě)

56、）。</p><p>　　LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，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(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)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。 LED結(jié)構(gòu)圖如下圖2-2-1所示 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(gè)過(guò)渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，

57、注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，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(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，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)。</p><p>　　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

58、線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下式計(jì)算：R=（E-UF）/IF</p><p>　　式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)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(zhǎng)，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(jí)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?/p>

59、的僅零點(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(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)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(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，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(gè)數(shù)碼管可顯示0-9十個(gè)數(shù)目字。</p><p>　　2-2-1LED實(shí)物圖</p><p>　　2.2.2LED光源的特性&l

60、t;/p><p>　　模擬調(diào)光通?？梢院芎?jiǎn)單的來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以通過(guò)一個(gè)控制電壓來(lái)成比例地改變LED驅(qū)動(dòng)的輸出。模擬調(diào)光不會(huì)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(gè)基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性要隨著平均驅(qū)動(dòng)電流而偏移。</p><p>　　對(duì)于單色LED來(lái)說(shuō)，其主波長(zhǎng)會(huì)改變。對(duì)白光LED來(lái)說(shuō)，其相關(guān)顏色溫度（CCT）會(huì)改變。對(duì)于人眼

61、來(lái)說(shuō)，很難察覺(jué)到紅、綠或藍(lán)LED中幾納米波長(zhǎng)的變化，特別是在光強(qiáng)也在變化的時(shí)候。但是白光的顏色溫度變化是很容易檢測(cè)的。</p><p>　　大多數(shù)LED包含一個(gè)發(fā)射藍(lán)光譜光子的區(qū)域，它透過(guò)一個(gè)磷面提供一個(gè)寬幅可見(jiàn)光。低電流的時(shí)候，磷光占主導(dǎo)，光趨近于黃色。高電流的時(shí)候，LED藍(lán)光占主導(dǎo)，光呈現(xiàn)藍(lán)色，從而達(dá)到了一個(gè)高CCT.當(dāng)使用一個(gè)以上的白光LED的時(shí)候，相鄰LED的CCT的不同會(huì)很明顯也是不希望發(fā)生的。同樣延伸

62、到光源應(yīng)用里，混合多個(gè)單色LED也會(huì)存在同樣的問(wèn)題。當(dāng)我們使用一個(gè)以上的光源的時(shí)候，LED中任何的差異都會(huì)被察覺(jué)到。 </p><p>　　第3章 電路設(shè)計(jì)及功能模塊介紹</p><p>　　3.1電路設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　圖3-1電路設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　3.2功能模塊介紹

63、</b></p><p>　　3.2.1按鍵功能設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)開(kāi)關(guān)作為控制系統(tǒng)的按鈕。這兩個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)作為調(diào)節(jié)亮度使用，即為增大亮度，減小亮度，長(zhǎng)按則實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)光。</p><p>　　3.2.2 BUCK電路介紹</p><p>　　BUCK變換電路為降壓電路其原理圖如下圖所示</p&

64、gt;<p>　　圖3-2-2BUCK電路原理圖</p><p>　　如下圖所示為降壓線路工作時(shí)的理想波形圖,</p><p>　　開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸出電感儲(chǔ)能，流過(guò)電感的電流線性增加，同時(shí)給負(fù)載提供能量；</p><p>　　……………….(1) </p><p>　　開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，輸出電感通過(guò)diode進(jìn)行續(xù)流，流過(guò)電感的電流線

65、性減小。</p><p>　　………………….(2)</p><p>　　依據(jù)電感伏秒平衡原理可得：</p><p><b>　　….(3)</b></p><p><b>　　由式(3)可得：</b></p><p>　　……………………….(4)</p>&

66、lt;p>　　CCM/DCM區(qū)別及BUCK線路的邊界條件</p><p>　　開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換線路是否工作在CCM或者DCM,主要取決于流過(guò)電感電流是否連續(xù)，當(dāng)電感電流連續(xù)時(shí)，則開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器工作于CCM(current continuous mode);當(dāng)電感電流不連續(xù)時(shí)，則開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器工作于DCM(current discontinuous mode)。</p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換線路工作

67、于CCM/DCM邊界，對(duì)于buck線路而言，即流過(guò)電感的電流紋波與輸出電流相等即：</p><p>　　…………………………….(5)</p><p>　　由式(5)可得邊界條件為:</p><p>　　………………………………………(6)</p><p><b>　　即:</b></p><p>

68、;　　當(dāng)時(shí)，buck變換器工作在CCM模式；</p><p>　　當(dāng)時(shí)，buck變換器工作在DCM模式；</p><p>　　當(dāng)時(shí)，buck變換器工作在CCM/DCM邊界；</p><p>　　3.2.3 A0832芯片介紹</p><p>　　ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種八位分辨率，雙通道A/D裝換芯片。因?yàn)樗w積小，兼容性

69、強(qiáng)，性價(jià)比高，所以深受客戶的歡迎。</p><p>　　ADC0832具有以下特點(diǎn)：8位分辨率，雙通道A/D轉(zhuǎn)換，輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容，工作頻率250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間32us，一般功耗僅為15mW，商用芯片溫寬為0·C——+70`C，工業(yè)芯片溫寬為-40C——+85C。</p><p>　　下圖為0832引腳圖</p><p>　　圖3-2

70、-3 0832引腳圖</p><p><b>　　芯片接口說(shuō)明：</b></p><p>　　CS- 選片使能，低電平芯片使能。</p><p>　　CH0 模擬輸入通道0，或作為N+/-使用。</p><p>　　CH1 模擬輸入通道1，或作為N+/-使用。</p><p>　　GND

71、芯片參考0電位。</p><p>　　D1 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。</p><p>　　D0 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　　CLK 芯片時(shí)鐘輸入。</p><p>　　Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。</p><p>　　ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，

72、其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。</p><p>　　單片機(jī)對(duì)ADC0832 的控制原理，正常情況下ADC0832 與

73、單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/D

74、I端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)官方資料。 </p><p>　　如資料 所示，當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為

75、負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行 </p><p>　　輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸

76、出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATA0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。 </p><p>　　作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一

77、個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。</p><p>　　下圖為ADC0832數(shù)據(jù)讀取程序流程：</p><p>　　圖3-2-3ADC0832數(shù)據(jù)讀取流程圖</p><p>　　3.2.4電源的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了

78、正負(fù)0~15V可調(diào)模擬電源供電，實(shí)物圖如下所示。</p><p>　　圖3-2-4 電源實(shí)物圖</p><p>　　因?yàn)锽UCK電路輸入采用12V所以設(shè)計(jì)了正負(fù)0~15V可調(diào)的電源若實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源，首先就要就電路進(jìn)行穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓方面可選用變壓器來(lái)完成。由輸入交流電壓變?yōu)橹绷鲃t須對(duì)電路進(jìn)行整流。本次設(shè)計(jì)選用全波橋式整流電路進(jìn)行整流。然后要對(duì)輸入的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)方面。可選用可調(diào)節(jié)三端正電壓

79、穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)（LM317）。通過(guò)整流后得電流幅值變化很大，所以需要用電容對(duì)電流進(jìn)行濾波。然后輸出即可。</p><p><b>　　電路模塊分析：</b></p><p>　　穩(wěn)壓==>整流==>調(diào)壓==>濾波==>輸出</p><p>　　3.2.5四位數(shù)碼管介紹</p><p>　　本設(shè)計(jì)采

80、用了了四位數(shù)碼管作為顯示單元，四位數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。能顯示4個(gè)數(shù)碼管叫四位數(shù)碼管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元及多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一

81、字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到地線上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。下圖為四位數(shù)碼管引腳圖,</p><p>　　圖3-2-5 四位數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　四位數(shù)碼管的參數(shù)為：8字高度：8字上沿與下沿的距離。

82、比外型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為0.25-20英寸。長(zhǎng)*寬*高：長(zhǎng)——數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度；寬——數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高——數(shù)碼管的厚度。時(shí)鐘點(diǎn)：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。</p><p>　　四位數(shù)碼管區(qū)分共陽(yáng)極共陰極的方法:</p><p>　　首先數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極之分，區(qū)別他們的方法是若公共端接地，其他

83、端接電源，若各段測(cè)試能亮，說(shuō)明是共陰的，反之共陽(yáng)的；若公共端接電源，其他端分別接的，測(cè)得各端亮，則說(shuō)明是共陽(yáng)的，反之為共陰的。世面上的四位一體的數(shù)碼管一般都沒(méi)有datasheet，所以掌握他們管腳的分布是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。下面是一張四位一體數(shù)碼管引腳分布圖</p><p>　　4位一體數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（正面朝自己，小數(shù)點(diǎn)在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dP為段引腳，1、2、3、4分別表

84、示四個(gè)數(shù)碼管的位。</p><p>　　。 。 。 。 。 。</p><p>　　1   a     f     2    3   b</p><p>　　。 。 。 。 。 。</p><p&g

85、t;　　e   d   dp   c    g    4</p><p>　　即：12-9-8-6為公共端，A-11  B-7  C-4  D-2  E-1  F-10  G-5   DP-3</p>

86、<p>　　第4章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　4.1 電路圖的設(shè)計(jì)仿真</p><p>　　4.1.1單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)Proteus介紹： Proteus是英國(guó)Labcenter Electro-nics公司開(kāi)發(fā)的一款電路仿真軟件，軟件由兩部分組成：一部分是智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS(Intelligent Schematic Input System)如

87、下圖所示，和虛擬系統(tǒng)模型VSM(Virtual Model System)；另一部分是高級(jí)布線及編輯軟件ARES(Adv-Ancd Routing and Editing Software)也就是PCB. </p><p>　　圖4-1-1 ISIS啟動(dòng)界面 </p><p>　　圖4-1-1 單片機(jī)屬性的設(shè)定 </p><p>　　硬件調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和

88、動(dòng)態(tài)調(diào)試，對(duì)于硬件調(diào)試而言，只要認(rèn)真焊接，硬件一般不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題的。 靜態(tài)調(diào)試一般采用的工具是萬(wàn)用表，它是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。 動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排查錯(cuò)誤的一種硬件檢測(cè)。調(diào)試步驟是：首先把電路分為若干模塊，調(diào)試過(guò)程中與該模塊無(wú)關(guān)的元件可以不加考慮，這樣可把故障限定在一定的范圍內(nèi)；故障清除后，把各個(gè)模塊合在一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，即可完成整個(gè)硬件調(diào)試工作。</p><p>　　4

89、.1.2 Proteus仿真電路圖</p><p>　　下圖為Proteus仿真的電路圖，</p><p>　　圖4-1-2 Proteus仿真電路圖</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)及仿真</p><p>　　4.2.1 Keil μVision2開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹： </p><p>　　單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外

90、，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種Keil軟件圖標(biāo)是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣

91、布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤(pán)空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil

92、幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買(mǎi)到該軟件、而你買(mǎi)的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不</p><p>　　Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件。是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，Keil提供包括C編譯器,宏匯編，連接器，庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案

93、。通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境μVision2將這些部分組合在一起。 </p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　圖4-2-1

94、Keil工作界面</p><p>　　4.2.2Keil仿真圖</p><p>　　下圖為Keil下PWM波的產(chǎn)生，和電路圖</p><p>　　圖4-2-2PWM產(chǎn)生圖</p><p><b>　　圖4-2-2電路圖</b></p><p>　　4.3單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫(xiě)</p>

95、<p>　　關(guān)于頻率和占空比的確定，對(duì)于12M晶振，假定PWM輸出頻率1KHZ,這樣定時(shí)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(shí)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</p><p>　　TH0和TL0是計(jì)數(shù)器0的高8位和低8位計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　計(jì)算

96、辦法:</b></p><p>　　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(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間為1ms*65536=65.536ms用程序編輯器將編好的程序（見(jiàn)附錄三）燒入單片機(jī)。</p><p>　　第5章 實(shí)

97、物裝配與調(diào)試</p><p><b>　　5.1實(shí)物裝配流程</b></p><p>　　5.1.1按照電路圖（圖4-2-2）焊接組件</p><p>　　5.1.2設(shè)計(jì)實(shí)物圖見(jiàn)（附錄一）</p><p>　　5.2試驗(yàn)中的調(diào)試結(jié)果見(jiàn)（附錄二）</p><p>　　5. 3裝配與調(diào)試中的問(wèn)題<

98、;/p><p>　　1）焊接完成后，用萬(wàn)用表檢查電路，發(fā)現(xiàn)按鍵開(kāi)關(guān)一直處于開(kāi)啟狀態(tài)，調(diào)換引腳至對(duì)角線后可以起到開(kāi)關(guān)作用。</p><p>　　2）經(jīng)過(guò)各元件裝配焊接流程后，試用+5V電源輸出電源，接通電路，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管不亮，更換該發(fā)光二極管后正常亮起，原因是在未焊接之前檢查發(fā)光二極管時(shí)，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。</p><p>　　3）

99、當(dāng)所有元件能正常工作后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)位置不合理，確定按鍵開(kāi)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(jiàn)（附錄一）至合適位置。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)軟件的仿真與調(diào)試，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)，使我學(xué)到了很多東西。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，不但

100、使我對(duì)單片機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，而且學(xué)會(huì)了Proteus和Keil軟件的使用，也學(xué)會(huì)了如何自己去處理問(wèn)題，解決問(wèn)題，我覺(jué)得本次試驗(yàn)帶給我的收獲，將使我受益終身……</p><p>　　在這段時(shí)間里，我遇到過(guò)無(wú)數(shù)的困難和挑戰(zhàn)，一次次的修改，一次次的失敗使我當(dāng)時(shí)非常沮喪，突然感覺(jué)課本上的東西只是一種理論，當(dāng)我再實(shí)際中遇到的困難無(wú)法從課本上找到答案時(shí)，我更加覺(jué)得實(shí)踐與理論的差別，但是在同學(xué)的幫助和鼓勵(lì)下，我一次次的咬緊

101、牙關(guān)，堅(jiān)持再堅(jiān)持，克服了一個(gè)個(gè)困難，終于有了收獲，當(dāng)我看到自己的努力有收獲的時(shí)候，總是會(huì)有那么一點(diǎn)點(diǎn)激動(dòng)。而且是我明白了很多道理，任何事情都是一樣的，需要我們腳踏實(shí)地的去做，一步一個(gè)腳印的完成，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)決不放棄的態(tài)度才能做好一每件事情。</p><p>　　而且使我學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考的能力，以前總是被動(dòng)的接受知識(shí)，總覺(jué)得自己的觀點(diǎn)跟課本有沖突就一定是我錯(cuò)了，現(xiàn)在我明白了，只有通過(guò)自己的實(shí)踐證明的東西才是正確的，才是我

102、們應(yīng)該相信堅(jiān)持的理論，開(kāi)始大家都覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)與論文是一個(gè)很困難的任務(wù)，大家都難免會(huì)有一點(diǎn)畏懼，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的努力和積累，經(jīng)過(guò)不斷地失敗再站起來(lái)，一次次的從頭開(kāi)始，反復(fù)查找資料后再總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改掉你浮躁的毛病，認(rèn)識(shí)踏實(shí)心平氣和的去完成任務(wù)，而最終取得成功，這種收獲的喜悅相信每個(gè)人都能夠體會(huì)到。這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，相信對(duì)我未來(lái)的學(xué)習(xí)，工作和生活有很大的幫助。而且我覺(jué)得我們必須培養(yǎng)自己的興趣,有了興趣就會(huì)有動(dòng)力，覺(jué)得

103、有意義，明確我們的人生理想,只有有了目標(biāo)我們才有前進(jìn)的方向，不會(huì)覺(jué)得迷茫，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我改掉了我多年的一個(gè)壞習(xí)慣，容易焦躁，現(xiàn)在我覺(jué)得凡事都要靜下心來(lái)思考，只有靜下來(lái)好好思考，你才不會(huì)因沖動(dòng)犯錯(cuò)，才會(huì)有更好的思維，進(jìn)而在今后的生活和工作中更好的發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì),成為一個(gè)對(duì)家庭對(duì)社會(huì)有用的人。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　歷時(shí)將近幾

104、個(gè)月的時(shí)間我終于將我的畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文寫(xiě)完，在這個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程中我遇到過(guò)無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師—***教授，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，雖然有時(shí)很?chē)?yán)厲。但我知道那是一種恨鐵不成鋼的急切，是您的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。您對(duì)學(xué)生總是默默的付出,盡管很多時(shí)候我自己并沒(méi)有特別重視論文的寫(xiě)作,沒(méi)有按時(shí)完成您交給我的任務(wù),但是您還是能夠主動(dòng)的和我聯(lián)系,告訴我應(yīng)該怎么樣修改論文

105、,怎么樣按要求完成論文相關(guān)的工作。劉老師的檢查總是很仔細(xì)的，可以認(rèn)真的看論文的每一個(gè)細(xì)小的格式要求，認(rèn)真的讀每一個(gè)同學(xué)的論文，然后提出最中肯的意見(jiàn)，在此謝謝劉教授。另外，在校圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最衷心的感謝！</p><p>　　還要感謝實(shí)驗(yàn)室的***老師，為我們提供實(shí)驗(yàn)器材和場(chǎng)地，還有指導(dǎo)與答疑，感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本

106、文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫(xiě)作。還要感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中給予我了很多你問(wèn)素材，還有一些圖書(shū)館遇到的同學(xué)給與的論文排版過(guò)程中提供的熱情幫助。最后還要感謝我的父母給與我生活上的幫助，由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫(xiě)論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)和指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

107、><p>　　【1】劉樹(shù)林，劉健.開(kāi)關(guān)變換器分析與設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社.</p><p>　　【2】柴鈺 黃向東 雷金莉 單片機(jī)原理及應(yīng)用 西安科技大學(xué)出版社2009</p><p>　　【3】朱清慧 張鳳蕊等 proteus教程（第二版） 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【4】李定宣 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用 中國(guó)電力出版社</p&

108、gt;<p>　　【5】譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(第2版).清華大學(xué)出版社.2008</p><p>　　【6】汪志江 51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 清華大學(xué)出版社</p><p>　　【7】張鵬、雄磊、姚東萍.單片機(jī)點(diǎn)亮LED初級(jí)教程</p><p>　　【8】閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社</p><p>　　【9】