电光源课程设计报告-LED调光电路的设计.doc

电光源课程设计报告题目： led调光电路的设计 目 录1选题背景2 1.1解决问题2 1.2技术要求22 方案论证22.1 可用方案列举22.2 可行性分析32.3总体方案论述 3过程论述 4 3.1.主控电路的设计4 3.1.1最小系统电路4 3.2硬件电路设计 3.2.1自动循环电路设计 3.2.2手动循环电路设计 3.2.3 光控照明电路5 3.3 软件程序设计4电路原理图85元器件清单96 调试过程及测试数据（或者仿真结果）96.1 通电前检查107设计体会10参考文献121选题背景1.1解决问题目前led调光电路在市场上已经是一个很成熟的技术，从学生生活中的led照明手电到大型led照明灯，都涉及到了led调光电路，他们或者简单或者复杂。今天我们做的设计目的是用作简单的思路实现led亮度的调节，通过改变限流电阻的单片机控制选用，来选择实现led的亮度调节。原理的简单易于实现与修正，本设计的关键在于利用单片机实现led的自动调光，实现选用不同的程序，控制led限流电阻的选用。1.2 技术要求（1）设计并制作一种可手动和自动循环的led调光电路；（2）自动调光时可使等在熄灭、微亮、较量及最亮四种状态中不断循环；（3）要求灯光的循环速度可以进行调节（循环时间分别为为2s、4s、6s、8s、10s、12s）；2 方案论证2.1 可用方案列举 完成此功能led亮度调节可行方案有2种：第一种使用三极管搭建，用四个led组成，通过控制其集电极电流强度来实现led亮度的调节。第二种是利用d/a转换器通过单片机调节其数字量的输出，从而改变其输出电流大小来控制led亮度的调节；2.2可行性分析分析上面两种方案，其总体差别是第一种是用四个led灯来实现，而第二种是在一个led灯上实现调节，从吃成本上考虑第一种的成本价比较低，而第二种由于要用到d/a转换器必要用运放，所以成本比较高，并且集成度比较低，但还是其更适合现代人们运用led灯的要求。由以上分析和自己试验验证，最后选择了第一种方案；2.3总体方案论述用单片机作为自动调光驱动电路的主体，通过调节p2口的输出来点燃不同顺序的灯而led的限流作用是利用三极管的放大特性来实现的，从而实现自动调光；在此题中，我将手动调光设计为更为人性化的光控照明电路，可以通过外界光的强度来调节led灯的亮度。主控部分自动调光选择开关光控照明部分led灯自动，手动转换器3过程论述3.1.主控电路的设计 3.1.1最小系统电路设计stc89c52 单片机介绍：单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。 尽管他的大部分功能 集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：cpu、 内存、 内部和外部总线系统， 目前大部分还会具有外存。 同时集成诸如通讯接口、 定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图 像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（microcontroler） ，是因为它最早被用在工业控制 领域。单片机由芯片内仅有 cpu 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通 过将大量外围设备和 cpu 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成 进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。intel 的 z80 是最早按照这种思 想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 intel 的 8031，因为简 单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 mcs51 系列单 片机系统。stc89c52 具体介绍如下： 主电源引脚（2 根） vcc(pin40)：电源输入，接5v 电源 gnd(pin20)：接地线 外接晶振引脚（2 根） xtal1(pin19)：片内振荡电路的输入端 xtal2(pin20)：片内振荡电路的输出端 控制引脚（4 根） rst/vpp(pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 复位。 ale/prog(pin30)：地址锁存允许信号 psen(pin29)：外部存储器读选通信号 ea/vpp(pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读 指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚（32 根） stc89c52 单片机有 4 组 8 位的可编程 i/o 口，分别位 p0、p1、p2、p3 口，每个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。 po 口（pin39pin32）：8 位双向 i/o 口线，名称为 p0.0p0.7 p1 口（pin1pin8）：8 位准双向 i/o 口线，名称为 p1.0p1.7 p2 口（pin21pin28）：8 位准双向 i/o 口线，名称为 p2.0p2.7 p3 口（pin10pin17）：8 位准双向 i/o 口线，名称为 p3.0p3.7 stc89c52 主要功能如下 主要功能特性 兼容 mcs51 指令系统 8k 可反复擦写 flash rom 32 个双向 i/o 口 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 2 个串行中断 2 个外部中断源 2 个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 256x8bit 内部 ram 时钟频率 0-24mhz 可编程 uart 串行通道 共 6 个中断源 3 级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能stc89c52的引脚图时钟电路stc89c52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 rxd 和 txd 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方 式产生。内部方式的时钟电路如上图所示，在 rxd 和 txd 引脚上外接 定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成 的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在 1.212mhz 之间选择，电容值在 5 30pf 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图所示，rxd 接地，txd 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12mhz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 p1 和 p2， 供单片机使用。 示，rxd 接地，txd 接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求 保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12mhz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡 频率两分频，产生一个两相时钟 p1 和 p2，供单片机使用。 rxd 接地，txd 接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证 脉冲宽度，一般采用频率低于 12mhz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率 两分频，产生一个两相时钟 p1 和 p2，供单片机使用。复位及复位电路 （1）复位操作 复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把 pc 初始化为 0000h，使单 片机从 0000h 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程 序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新 启动。 除 pc 之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如下所示。一些寄存器的复位状态 寄存器 pc acc psw sp dptr p0-p3 ip ie tmod 复位状态 0000h 00h 00h 07h 0000h ffh xx000000b 0x000000b 00h寄存器 tcon tl0 th0 tl1 th1 scon sbuf pcon 复位状态 00h 00h 00h 00h 00h 00h 不定 0xxx0000b （2）复位信号及其产生 rst 引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持 续 24 个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为 6mhz 的晶振，则复位 信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作。3.2硬件系统设计 3.2.1 自动循环电路设计3.2.2手动循环电路设计 手动循环电路设计有两种方案 第一种是可以通过调节电位器，改变电阻阻值，从而改变电路电流，进而改变led的发光强度，达到预期效果。但这种调剂方法比较老一点，不能用于实际应用中，于是有了后面设计的光控照明电路的设计，第二种方法就是在自动循环电路的硬件设计的前提下，利用外部中断来实现手动调节。3.2.3光控照明电路的设计 光控照明电路的原理与三极管搭建的驱动led电路的原理一样，在此不与前面重复叙述。 3.3 软件程序设计#includebit iterflag;int delaytime1void main(void)char diodeontime6 = 2,4,6,8,10,12;char i,j;char portselect; inittime0(); while(1)for(i = 0;i 6;+i) portselect = 0x01; for(j = 0;j 4;+j) outputport = portselect;delay(diodeontimei);portselect = 1; void time() interrupt 1tl0 = (65536 - 50000)%256;th0 = (65536 - 50000)/256;if(! -diodedelaytime)iterflag = 0 void delay(int delaytime)delaytime *= 1000 /50;delaytime 1=delaytime;flag = 1while(flag); void inittime0(void)ie = 0x82; tl0 = (65536 - 50000)%256;th0 = (65536 - 50000)/256;tr0 = 1;4电路原理图 见附录5器件清单元件名称型号个数电阻10k, 15k6 ,2陶瓷电容22pf2电解电容10nf2单片机stc89c521双掷开关sw-rot1电位器rv1 15k1发光二极管2晶振12mhz1按钮开关16 过程及测试数据（或者仿真结果）因为是数字电路设计，每一块都要相互协作才能顺利工作，所以这个实验中采用了“整体设计、分块焊接、分块测试”的思想。仿真。使用proteus软件进行了仿真，确定了主要设计思想的正确性，同时也决定了使用的元器件类型。布线。在确定了电路的设计后，使用了protel布线工具。决定了需要使用的万用板的大小尺寸，并且设计了元器件的布局。6.1 通电前检查 在各个模块焊接完成后，采用了逐级增加工作模块的形式来排除错误的产生。并且在连接后通电前检查了线路的接线情况杜绝了短路跳线混乱的情况。而且在完成了整个电路后进行了线路的重新布局和连接以提高线路工作的稳定性和方便了使用。7设计体会 一个月的课程设计终于在我和搭档的努力下成功的告一段落了，回想整个过程中的点点滴滴，每一步每一个过程都让我感受颇多，领悟也甚多，以下便是我对这次课设的些许总结与体会。 记得刚拿到课设题目时，面对五道题目的在大脑里的互相“自荐”，我真不知道该选那个。有点茫然，不知道该从哪里开始，当看到led调光电路设计时，突然有亲近的感觉。经过和搭档的讨论及课题上的提示，慢慢的有了头绪，但到具体问题时，又无从下手。如在原理图的设计上，由于只知道器件的引脚功能，而不知其实际应用及驱动方式从而使我们有一段时间里没了思路，经过长时间的查找与分析以及学长的点拨，我们弄清了各个器件的功能，最终在电路图的设计上有了一个具体的轮廓和思路。然而问题总是层出不穷的，比如在接下来的买器件，焊接电路板过程中，又有了新的疑惑，新的问题，但每一次都会在经过我们的思考及讨论后迎刃而解。就这样我们在困惑与兴奋中慢慢的将其完善。 然而对于我们这个需烧入程序的课题而言，最终的调试便显得至关重要，当然出现的问题也就更加的困难。特别是在电路仿真时，由于不知如何烧入程序而不能将仿真进行下去，当时很让我们头疼，后来得到老师的指导，最终将程序输入进去，仿真成功，那一刻真的感到好有成就，好开心。当然在激动之余也有些触动。 想想这一路跌跌撞撞完成的课设，有很多人需要感谢。首先我得感谢我们自己的团队，感谢在整个过程中大家之间的互相宽容与