LED光源设计.doc

目 录引言 11 LED灯及其发光原理 12 LED光源的特点 13 GPIO概述 24 LED驱动连接图 35 软件原理 35.1端口控制寄存器 35.2端口数据寄存器 45.3端口上拉寄存器 46 程序流程图 47 核心代码设计 48 结束语 59 学习心得体会 65引言当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。1. LED灯及其发光原理图1.1 LED灯及其发光原理发出的光源二极管透明环氧树脂封装引线架2. LED光源的特点(1)节能。耗电量低，工作电压低，可与太阳能电池结合使用。(2)安全环保。因工作电压低，不会造成人身伤害事故。灯内无汞，且使用材料较省。(3)发热量低，工作温度低，不易发生烧烫现象。(4)防潮、抗震性能好。全固体全密封器件不怕潮、不怕震。(5)寿命长。具有光通量衰退到70时标称寿命1X105 h的有效寿命。(6)响应时间短。可使用于频繁开关和高频驱动的场合。(7)控制方便。驱动电压低，通过调节电流即可调光。(8)光谱范围狭，光色纯。(9)光束集中，灯具结构紧凑。不能产生360照明。(10)单灯功率小。组合灯总光通量不够大。(11)装配不方便。通常LED为多灯串联运行，若其中有器件失效，会影响整个串联电路的工作。(12)发光效率仍需提高，发光颜色仍不够丰富。(13)半导体材料的导热率只有一般金属的千分之几，散热慢，温升大。(14)LED为点状发光，层次感差。装饰效果尚不及传统霓虹灯。(15)LED的光效和显色指数随工作温度的上升而迅速劣化。(16)LED光源在户外应用时工作电流大，因此对防水性的要求难以满足。3. GPIO概述GPIO (通用输入/输出)或总线扩展器利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。提供微型3mm x 3mm QFN封装。 GPIO的优点(端口扩展器) 低功耗：GPIO具有更低的功率损耗(大约1A，C的工作电流则为100A)。 集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。 小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸 3mm x 3mm QFN! 低成本：您不用为没有使用的功能买单！ 快速上市：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作！ 灵活的灯光控制：内置多路高分辨率的PWM输出。 可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。 更好的灯光效果：匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。 布线简单：仅需使用2条IIC总线或3条SPI总线。4. LED驱动连接图 图4.1 LED驱动连接图由于单只LED管的工作电压低（大约在1.52V），个别需达到4V，同时工作电流仅为15mA，因此可以用CPU的通用输入输出管脚（GPIO）就可直接控制。5. 软件原理图5.1端口控制寄存器5.1端口控制寄存器 5.2端口数据寄存器（GPFDAT）如果端口被配置成输出口，那么输出数据可以写入PnDAT相应的位；如果端口定义为输入口，那么输入数据可以从PnDAT相应的位读入。5.3端口上拉寄存器（GPFUP）当GPF口作为输入口时，还可以设置内部上拉电阻，其定义如下表图5.2端口上拉寄存器端口上拉寄存器控制每个端口的上拉电阻的使能和关闭。当相应位为“0”时，上拉电阻使能，当相应位为“1”时，上拉电阻关闭。6.程序流程图图6.1程序流程图7. 核心代码设计void delay(int time);/ 延时void spark(int led);/ D1,D2混合演示void Led_D1(int flag);/ 点亮或熄灭D1void Led_D2(int flag);/ 点亮或熄灭D2void WIN_LED(void);/ 实验界面(这属于LCD部分,暂时忽略)int main(void);/ 主实验主函数void Led_D1(int flag)if (flag = TRUE)/ led1 on (D1 点亮) rGPFDAT &= (17);else/ led1 off (D1 熄灭) rGPFDAT |= 17;void Led_D2(int flag)if (flag = TRUE)/ led2 on (D2 点亮) rGPFDAT &= (14);else/ led2 off (D2 熄灭) rGPFDAT |= 14;8. 结束语LED广泛见于日常生活中，如家用电器的指示灯，汽车后防雾灯等。LED的最显著特点是使用寿命长，光电转换效能高。LED模块LED排列成矩阵或笔段，预制成标准大小的模块。参考文献1李善平，刘文峰，王焕龙等.Linux与嵌入式系统.北京：