LED频闪照明控制器

西安文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业课2012级自动化一级课程发光二极管频闪照明控制器课程设计标题发光二极管闪光灯照明控制器学校编号学生姓名教师2015年12月发光二极管频闪照明控制器的设计一.设计要求1.这种设计的闪烁发光二极管灯控制器可以使小灯每隔一段时间闪烁一次；2.功率约为30W(可调)；3.周期大于0.5秒(可调)；4.频率小于2赫兹(可调)；5.频闪时间小于40毫秒；6.显示周期和频率；7.电源9-12V二。设计计划1.从用户的角度出发，设计控制器的功能接口发光二极管接口周期性频率显示输出开关眨眼周期频闪时间电源开关眨眼周期频闪时间数字描述：(1)从用户的角度考虑，为了更方便的操作，设计了一个电源开关，使得在连接了发光二极管灯之后，可以开始操作。(2)为了方便用户调节发光二极管灯的频闪时间和闪烁周期，设置了两个调节旋钮。通过旋转频闪时间旋钮可以调节灯的闪烁频率，通过旋转闪烁周期旋钮可以调节灯的闪烁周期。(3)为了方便用户查看调整后的参数，设计了两个小的发光二极管灯(作为指示灯)和一个显示屏。循环灯亮时，屏幕显示小发光二极管灯的闪烁循环；频率灯亮时，屏幕显示发光二极管小灯的闪烁频率，两个参数的交替显示时间为3秒。(4)根据用户要求，发光二极管灯的开关需要可控，因此设计了一个开关来控制发光二极管灯的开/关。2.根据以上设计要求，从用户角度出发，设计了以下模块(1)中央处理器模块：为满足实际应用的实际要求，实现现场数据采集和信号输出。作为设计的核心，它可以实现人机界面的交互操作和显示。(2)电源模块：为了设计集成电路和发光二极管的电源，电源模块是必不可少的。(3)显示模块：从用户的角度考虑，方便用户观察和记录操作变化引起的发光二极管闪烁持续时间频率的变化，因此设计了该模块。(4)驱动模块：确定发光二极管灯的亮度要求，需要驱动模块来保证发光二极管灯的亮度。(5)周期频率输入模块：根据上述设计，发光二极管灯的闪烁时间和周期时间需要可控，因此需要该模块。3.根据以上设计要求模块，有具体的电路原理框图。显示电源组件驱动模块中央处理器周期性频率输入模块投入图1电路原理框图每个模块的详细说明：中央处理器模块：作为设计的核心部件，单片机有多种选择。然而，由于设计方案的复杂性，它需要一系列模拟电路功能，如2至3个定时/计数器和数模转换器的脉宽调制输出。在简单易用的条件下，选择了ARduino开发板。电源模块：考虑安全、经济、简单、方便，选择ARduino开发板上的USB电源模式。显示模块：根据课程设计要求，输出需要脉宽调制模式，需要显示020%的两位数。因此，选择了两个1位公共阳极数字管。驱动模块：由于单片机输出电流低，对LED灯的亮度影响很大，所以选择MOS管驱动LED灯。周期频率输入模块：根据设计要求，有许多输入模式，如按键或旋转电位计。为了调节简单和速度快，选择了旋转电位计。4.所需设备概述：一个开发板(ARduino开发板)、两个1位公共阳极数字管、两个旋转电位计、三个发光二极管灯、三个220伏电阻和几根电线三。电路实现1.该设计对频率精度要求不高，因此频率显示采用2个1位公共阳极数码管，占用Arduino的10个输入输出端口。示意图如下：2.Arduino开发板具有读取模拟值analogRead()的功能；语句可以读取模拟端口的值，Arduino UNO控制器是一个10位模数转换器，所以读取的模拟值范围是0-1023。我们在void setup()中设置波特率。显示的值属于阿尔杜诺与电脑的通信。因此，Arduino的波特率应该与电脑软件设置的相同，以显示正确的值，否则将显示乱码与否。在Arduino软件串行工具监控窗口的右下角，有一个可以设置波特率的按钮。选择与程序中设置的波特率语句相同的波特率。波特率的值显示在括号中。因此，电位计输入Arduino板用于调节发光二极管亮度和闪烁周期。电路图如下：3.由于发光二极管是恒流导通的，本设计采用脉宽调制恒流调光，可以实现循环频率可调的要求。4.由于Arduino开发板的电流输出很小，要驱动30W的发光二极管灯，需要增加一个金属氧化物半导体管驱动电路来驱动。示意图如下：5.Ardino(微控制器)是该电路的核心，负责脉冲输出、频率显示和调整。利用单片机产生脉冲和控制频率可以大大提高频率的控制精度，并且易于精确显示和逐步调整频率值。6.发光二极管组件应与设计的电源驱动器相匹配。电路中使用的白光发光二极管的参数如下：电压为3.4 3.6V，输入电流为350毫安。具有上述参数的六个发光二极管的电功率为30W。与传统的以气体放电灯为光源的优点相比，使用大功率的发光二极管可以有效减小电路体积，延长使用寿命，并且发光二极管发光元件的发光效率更高(发光二极管的发光效率约为40LM/W)，可以有效降低能耗。7.Arduino控制器有6个脉宽调制接口：数字接口3、5、6、9、10和11。模拟写入():功能是将模拟值(脉宽调制波)写入端口，可用于控制发光二极管灯的亮度变化或以不同速度驱动电机。当执行analogWrite()命令时，端口将输出占空比稳定的方波。除非有另一个命令来改变它。脉宽调制信号的频率约为490赫兹。阿杜伊诺脉宽调制的频率为500赫兹，因此两条绿线之间的周期为2毫秒。可以在模拟写()命令中操作的范围是0-255。模拟写(255)表示100%的占空比(正常开启)，模拟写(127)的占空比约为50%(一半时间)。四.软件成分4.1简单流程图：开始初始化开灯延迟1关灯。延迟1读取A0，A1A0或A1发生变化NA0变化YYN提示灯2亮起提示灯1亮起提示灯1熄灭提示灯2熄灭显示周期显示频闪时间更新A1值更新A0值根据电路原理框图，设计了简单的流程图，理清了总体思路，便于下一步的实现。V.摘要在这个课程设计的开始，当我得到这个主题时，我没有任何线索。我不知道该用什么设备，也不知道该用什么单片机。然后，老师给了我们一个分析，我们作为设计师应该首先从用户的角度考虑，这是否合理；然后从学术的角度来看，如何设计这样的作品，要考虑什么样的约束，需要什么样的设备，等等。要设计一个作品，首先要考虑从用户的角度设计界面(外壳)。然后，我们将考虑需要哪些模块，可以为每个模块选择哪些设备，以及这些设备中哪一个对我们来说更实用、更经济。然后，考虑各个模块电路的实现和整体流程图。最后是编程、调试和检查是否有问题。在老师的指导下，经过一个月的长时间练习，课程设计任务圆满完成。韩先生教我们不要把这个问题想得太复杂。如果有我们不理解的问题，我们可以手工检查数据。如果有我们真的不能解决的问题，我们可以问他。在此期间，韩老师给了我很大的帮助，大大提高了我的自学能力。这对我今后的工作和学习有很大的帮助。谢谢你的帮助。在课程设计中，我一开始没有选择设备的想法，后来完成了课程设计，这让我明白不知道并不可怕，可怕的是不知道、不探索、不提问。事实上，在大学的四年中，最大的收获是老师们培养了我们自学的能力。我想对老师们表示感谢。总之，LED频闪照明控制器的课程设计得到了韩先生的全力支持。没有他的帮助，我们最终可能无法完成课程设计。在这里，我想对给予我帮助和鼓励的老师和同学表示感谢。附录：程序int pot pin 1=0；/定义模拟接口0int pot pin 2=1；/定义模拟接口1int val=0；/将定义变量val，并给定初始值0。int ual=0；/变量ual将被定义，初始值为0。int a=0；int b=0；int I=0；#包括“SevSeg.h”sev seg；无效设置()pinMode(1，输出)；/将数字1引脚设置为输出模式pinMode(2，输出)；pinMode(3，输出)；sevseg。开始(1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13)；无效循环()sevseg。printOutput()；val=AnalogRead(pot pin 1)；/读取模拟接口0的值并将其分配给valval=map(val，0，1023，0，40)；a=val。ual=AnalogRead(pot pin 2)；/读取模拟接口1的值，并将其分配给用户ual=map(ual，0，1023，500，2000)；b=ual。对于(I=0；i2000(I)数字书写(1，高)；数字写(2，低)；数字写(3，低)；sevseg。printOutput()；sevseg。新编号(val，2)；延迟(500)；对于(I=0；i2000(I)数字书写(2，高)；数字写(1，低)；数字写(3，低)；sevseg。printOutput()；sevseg。新数值(单位为*0.01，1)；数字写(1，低)；数字写(2，低)；数字写(3，低)；hh :数字写(3，高)；/打开灯延迟(a)；数字写(3，低)；延迟(b-a)；/频闪时间t毫秒val=AnalogRead(pot pin 1)；/读取模拟接口0的值并将其分配给valval=map(val，0，1023，0，40)；ual=AnalogRead(pot pin 2)；/读取模拟接口1的值，并将其分配给用户ual=map(ual，0，1023，500，2000)；if(val=a-2 | | a 2=val | | ual=b-10 | | b 1