基于单片机控制LED灯亮度调节 邓宇锋(修改)

基于单片机的LED灯智能亮度调节本科：机电一体化学生名：邓宇锋专业班：电11C3班学位： 111041306指导教师：茅阳2014年3月10日发表声明本人提出的利用单片机调节LED灯的亮度，是我查阅指导教师指导和相关文件独立分析研究所取得的成果。 除本文中注明引用的内容外，本文不包括其他个人发表或执笔的研究成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，已在文章中作了明确说明，表示感谢。作者签名：日期： 2014年3月10日摘要本文介绍了LED灯的智能亮度调节驱动电路设计，智能照明控制系统在保证灯具正常工作的条件下，向灯具输出最佳照明功率，减少过电压引起的照明眩光，使灯具发出的光更柔和，使照明分布更均匀，大幅节约功率智能照明控制系统可用于照明和混合电路，适应性强，能在各种恶劣电网环境和复杂负载下连续稳定工作，同时有效延长照明寿命和维护成本。【关键词】:智能控制LED； 智能光补目录引言1一、智力概要2(1)智能的定义2(2)智能的分类2二、LED发光二极管的识别2(1)led的结构2(2)led的发光原理3(3)led的优点3三、LED亮度控制系统3(1)脉冲宽度调制3(2)调制led的驱动电流的第三示例(3)线性调光法3四、单片机及程序设计3(1)概要4(2)单片机STC89C51芯片概要4(3)程序7此集控制主程序和子例程，并且主程序代码包含在附件中。 7五、控制系统电路设计7(1)led驱动电路7(2)光电传感器的选择8(3)电路图9六、实物调整9总结11参考文献12谢词13附件14引言智能这个词最早出现在手机上，2001年，世界着名的手机制造商诺基亚发表了配备塞班岛系统的智能手机。 当时，引起了智能热，人们叹息着科学技术的力量，以前的“大哥哥”小到可以做的程度，功能也很丰富。 苹果公司于2007年推出iPhone手机，成为智能技术的发展趋势。 到现在为止，2014年，科学家们从未停止过将智能技术带入人们生活的步伐。 在使用智能手机的过程中，发现智能手机的画面随着外部环境的亮度变化而变化，发挥着节能的作用。 我想通过将这个技术应用于灯光，使灯光随着外界的变化而变化，总是给人们带来舒适的光芒，达到保护眼睛的目的。一、智力概要(1)智能的定义智能和智能的本质是古今中外许多哲学家、脑科学家一直努力探索和研究的问题，但至今仍未完全理解，智能的产生与物质的本质、宇宙的起源、生命的本质一起被列为自然界的四大神秘。近年来，随着脑科学、神经心理学等研究的进展，人们对脑的结构和功能有了初步的认识，但对整个神经系统的内部结构和作用机制，特别是脑的功能原理尚未认识到，还需进一步探讨。 因此，很难对智力给出正确的定义。 仿生机器人和仿真、超级计算机也有特定的意义。(2)智能的分类根据霍华德加纳的多智能理论，人的智能是1 .语言(Verbal/Linguistic) 2.逻辑(Logical/Mathematical) 3.空间(Visual/Spatial) 4.肢体运动(Bodily/Kinesthetic) 5.音乐(musical ) 的7个类别6 .人(Inter-personal/Social) 7.内省(Intra-personal/Introspective )二、LED发光二极管的识别(1)led的结构发光二极管简称为LED。 如图21所示，由镓(Ga )与砷(As )、磷(p )、氮(n )、铟(In )的化合物构成的二极管在电子与空穴再结合时放射可见光，因此可作为发光二极管利用。 在电路和机器上作为指示灯，或者用文字和数字表示。 磷砷二极管发出红色光，磷二极管发出绿色光，碳化硅二极管发出黄色光，铟镓氮二极管发出蓝色光。图2-1(2) LED的发光原理LED是发光的半导体电子部件，能够将电能转换为光能。 发光二极管由一个PN结构成，也具有单向导电性。 向发光二极管施加正向电压时，从p区域注入到n区域的空穴和从n区域注入到p区域的电子在PN结附近与n区域的电子和p区域的空穴再结合，产生自发放射的荧光。(3)led的优点由于LED只在一个方向导通，因此电流流过时会发光，这叫做电致发光效果。 因为具有寿命长、不易破损、能耗低、体积小等优点，我把LED作为教室光源的主要材料。三、LED亮度控制系统控制LED灯亮度是我这次毕业设计的核心内容，迄今为止，控制LED灯亮度的方法有好几种(1)脉冲宽度调制经过调节，驱动电流呈方波状，脉冲宽度可变，经过脉冲宽度的调制，调制LED灯连续点亮的时间，同时改变输入功率，达到节能调光的目标。 频率与通常一样约为200Hz10KHz。 一个人的眼睛视觉延迟了，所以没有一种光源在调光过程中产生的闪烁现象。 缺陷是驱动电流的过冲对LED芯片的寿命有一定的影响。该方法虽然有效，但需要对一个被测物进行两次耐压测试，增加了接触时间。(2)调制led的驱动电流由于LED芯片的亮度和LED驱动电流成比例关系，所以通过调节LED驱动电流可以控制LED灯的明暗。(3)线性调光法当驱动电流线性地增加或减小时，在驱动电流过冲期间对LED芯片寿命的影响减小，并且调光电路的抗噪声性能强。以上介绍了三种方法，我最能理解的是调整LED的驱动电流。 但是，之后调查了几个资料，通过调整LED的驱动电流来调整LED的亮度会增大能量消耗，这不是一般的方法，调整脉冲宽度是比较好的选择。四、单片机与程序设计单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术，具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O端口和中断系统、定时器/计数器等功能(显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟也有可能包括d转换器等电路)集成在一个硅晶片上构成的小型完整的微型计算机系统，在工业控制领域得到广泛应用。 从上世纪80年代开始，从当时第4、8位的单片机发展到现在300M的高速单片机。(1)概要单片机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit )，英文简称MCU代表单片机，单片机代表单片机单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一台微型计算机(最小系统)，与计算机相比，单片机缺乏外围设备等。 总而言之，一个芯片就是电脑。 为体积小、质量轻、价格便宜、学习、应用和开发提供了便利条件。 同时，学习使用单片机是了解计算机原理和结构的最佳选择。 最初是在工业控制领域使用的。由于单片机在工业控制领域得到了广泛的应用，单片机从只有CPU的专用处理器芯片发展起来。 最初的设计理念是将大量外围设备和CPU集成到一个芯片中，从而使计算机系统更小，更容易集成到复杂、体积要求苛刻的控制设备中。INTEL的8080处理器是基于这一思想而设计的，当时的单片机是8位或4位。 其中最成功的是INTEL的8051，之后在8051开发了MCS51系列的单片机系统。 由于简单可靠，性能优异，得到了很大的评价。 自2000年以来，尽管ARM已经开发出32位时钟速度超过300M的高端单片机，但迄今基于8051的单片机仍然得到广泛应用。 在许多方面，单片机比专用处理器更适合嵌入式系统，因此得到广泛应用。 事实上，单片机是世界上最多的处理器，随着单片机家庭的发展，单片机和专用处理器的发展也是分歧的。现代人类生活中使用的几乎所有电子器件的产品都集成了单片机。 手机、电话、计算器、家电产品、电子玩具、掌上电脑、鼠标等电子产品包括单片机。 汽车一般配备40多台单片机，复杂的工业控制系统可能同时运行数百台单片机！ 单片机的数量远远超过PC和其他计算机的总和。(2)单片机STC89C51芯片介绍STC89C51节能。 单芯片，8位CPU和系统可编程闪存，STC89C51解决方案非常灵活，并且对于许多嵌入式控制应用程序而言非常高效。 例如，若干功能： 16K字节闪存、1024字节RAM、64个数字I/O线、监视计时器、EEPROM、MAX810复位电路、3个16位计时器/计数器、16个双向量中断结构、全双工串行端口。 参照图4-1图4-1这是一个新的美国微控制器。 包括闪存、SRAM、UART、SPI和PWM模块。1.STC89C51参数如下：1 )机器t:6时钟，普通型： 12时钟2 )工作频率范围：040.1MHZ，相当于通常8051的080.2MHZ3 )支持3)STC89C51RC的闪存空间：4KB；4)RAM:512B；5 )定时器计数器： 16位36)UART:1个7 )中断源： 8个ISPIAP :不需要专用手持编程器仿真器9 )通用IO端口： 3236个10 )动作电压： 3.85.5V2.STC89C51单片机的针脚说明：VCC :供给电压。GND :接地。P0端口： 8位双向I/O端口吸收8TTL栅极电流。 针脚最初写入P1端口时，被视为高阻抗输入。P1端口：写入P1后，向上拉、输入P1端口、下拉、输出。P2端口： P2端口为8位的双向I/O端口，端口时写入的P2为1，该引脚提高内部电阻，成为一个输入。P3端口： P3为8双向I/O，4个TTL栅极接收输出电流。RST :作为外部数据存储器使用时，脉冲会飞来，所以如果变为零，则禁止他，作为外部存储器使用。/PSEN :外部程序存储器选择。 从外部程序存储器读取有效期/PSEN经过2次的机器周期。/ea/vpp:/ea仍然很低，在此期间0000h-ffffh在FLASH编程期间将此针脚加上12V。XTAL1:反向输入是自身的振动，实际上运算了放大输入。XTAL2:反向振荡器的输出。3.STC89C51单片机最小系统：最小系统是单片机和电源、钟表、复位等部件，能使单片机始终保持正常运行状态。 单片机的运行、钟表等电路，应用的核心部分可能是系统的最小部分。 其存储器可扩展，A/D可扩展，单片机能完成更复杂的功能。由于STC89C51单片机包括ROM/EPROM芯片，因此最小的系统简单可靠。 使用它，成为单片机的最小系统，只要不连接电路，如图4-2所示，由于一体化的制约，只能用于小的控制单元。时钟电路复位电路STC89C51单片机I/O端口图4-21 )时钟电路STC89C51单片机的时钟信号通常是第一、内部时钟模式和第二外部时钟模式的两个方面。 在单片机STC 89至STC 51的内部振荡电路中，只有单片机XTAL1和XTAL2端子的外部晶体构成自激振荡器，并产生内部时钟信号。 内部时钟方式如图4-3所示。图4-32 )复位电路当使用STC 89至C51单片机RST端子保持高电平和两个机械周期时，控制器内部的复位操作被执行(例如，处于高电平持续的单片机周期复位状态)。 两种方法通常是复位电路复位和复位按钮自动电源。 复位电路最简单的自动断电自动复位电力电容器的充电和放电的外部复位电路。 如果VCC不到2ms的上升时间，电源会自动关闭。 本设计是手动复位的关键。4.STC89C51中断技术概述中断技术主要是实时监控和单片机控制要求中断的服务要求立即响应要求，迅速反应及时处理。 这是因为系统芯片的实现中断。 当中断请求源发送中断请求时，单片机程序中止，到中断服务请求中断服务处理。 图4-4显示了中断响应和整个处理过程。图4-4如果不中断系统的微控制器，微控制器可能会浪费大量时间来检查是否有服务请求。 通过采用中断技术，可以消除单片机等现象，以询问的模式提