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1、.摘要LED台灯作为LED绿色照明光源产品，作为国家绿色照明推广使用的产品。随着时代发展，节能环保、健康与人们的日常生活变得密不可分，科技的进步，也使家电更加智能化和人性化。台灯作为家电中基础的，也是必不可少的，所以，提出PWM调光灯设计。该设计是以STC89C51RC单片机为控制核心的集多种功能于一体的智能LED台灯。该台灯实现了光亮度具有手动、自动两种调节方式；具有呼吸模式功能，还具有红外遥控功能。硬件设计部分分为单片机控制模块、按键模块、照明模块、光敏模块、LED指示模块、遥控模块等多个部分。单片机主控制芯片选用STC89C51RC，LED指示模块选用三种不同颜色的小LED来指示不同的工
2、作模式，通过按键模块来调整工作模式和LED的亮度，照明模块选用12草帽型白光LED，光敏模块选用ADC0809芯片实现对光敏信号的采集，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。可以通过红外遥控远距离无线遥控，通过单片机C语言编程进行软件设计，综合实现了全部控制功能。关键词LED台灯 光度 PWM调光 自动调节AbstractLED lampas LEDgreen lightingproducts,as thecountryto promote the use ofgreenlightingproducts.With the development of the times,energy
3、 saving and environmental protection,health and the peopledaily lifeare inseparable,the progress of science and technology,also makes home appliancesmore intelligent and humanized.The lampashome appliancesbased,sois also essential,put forward PWMdimming the lightsdesign.Thedesign is based on STC89C5
4、1RCSCM ascontrolcoreand multi functionsin one of theintelligentLED lamp.Thetable lamp realizes thebrightnesswith manual,automatic twotypes of regulation;respiratorymode function,but also hasthe function of infrared remote control.The design of the hardwarepartconsists ofMCU controlmodule,keyboard mo
5、dule,lighting module,photosensitivemodule,LEDmodule,remote controlmoduleinstruction.The MCU main controlchipSTC89C51RC,LEDindicating modulewith three kinds ofdifferent colors of smallLEDto indicate differentworking modes,brightnessthrough the keymodule to adjust theworkingmode and the LEDlightingmod
6、ule,using 12straw hat typewhite LED,photosensitivemodule uses ADC0809chip implementation ofasignal acquisition,automatic regulationandluminosityofLED usingPWM dimmingtechnology.Through theinfrared remote control,wireless remote control,software design oftheMCU Clanguage programming,integratedcontrol
7、 functions are realized by.Key wordLED lampdimmingautomatically adjustluminosity of PWM目录第1章 绪论51.1课题研究背景51.2系统方案的提出51.2.1LED优势51.2.2方案简述6第2章系统方案的选择72.1控制芯片的选择方案72.1.1STC89C51RC72.1.2AVR单片机72.1.3FPGA82.1.4主控制芯片的确定82.2照明模块的选择82.2.1三极管驱动82.2.2PWM芯片控制92.2.3照明方案的确定102.3遥控模块的选择102.3.1超再生无线模块102.3.2 红外遥控1
8、12.3.3遥控方案的确定11第3章 硬件设计123.1 单片机STC89C51芯片简介123.2 LED驱动电路163.3 按键控制电路183.4 LED指示电路193.5自动控制电路193.5.1 光敏电路203.5.2 ADC0809模数转换203.6遥控电路21第4章 软件设计234.1 Keil C51234.2 Protel99SE234.3 程序流程图25第5章 调试265.1 硬件调试265.2 软件调试26第6章 总结27参考文献28附录一：protel99se 原理图29附录二：源程序30前言LED照明又称固态照明，作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术，具有节能、环保、安
9、全可靠的特点，固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源，代表照明技术的未来。发展新固态照明，不仅是照明领域的革命，而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。LED台灯就是以LED(Light Emitting Diode)即发光二极管为光源的台灯，LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED台灯是典型的绿色照明光源产品，作为国家绿色照明推广使用的产品，具有广阔的应用前景。随着时代发展，节能、环保、健康等一系列话题被人们日益关注，照明是人们生活必不可少的一部分，我国年用电量5185.9万兆瓦，其中照明占到总用电量的12%，并且以每年3
10、.44%的速度持续增长，如何更好地节约能源.作为照明，照明灯具的损耗，剩余材料丢弃，势必会造成环境的污染，如何才能使照明更加环保.据统计，我国39.3%的人有不同程度视力问题，由于不正确的用眼方式造成近视人数占到总人数的30%左右，因此用眼健康越来越被人重视。如何才能使照明更加健康，保护视力.本文介绍了以STC89C51为控制核心，通过光敏电阻感应光度，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。同时设置手动控制。该LED台灯电路简单，很大程度上节省电能，延长LED灯寿命，适宜阅读。第1章 绪论1.1课题研究背景台灯已是千家万户的必需生活电器，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。在我国,
11、照明耗电占年发电总量的12%(超过100亿千瓦每小时),现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯,并且控制方式多采用手动开关,不能连续调节，更不能自动调节。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便，与现在家电的智能化，人性化，低碳设计理念相违背。LED被认为是21世纪的照明光源。LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，可控制好、无辐射，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10，荧光灯的50。LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯，环
12、保无污染。另外，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达8090%，并且传统的台灯中的光源体使用的是交流电，所以每秒钟会产生100120次的频闪。LED灯是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，保护眼睛，可以获得“柔和”的灯光环境。另外一个情况是现在中国约30%的人有不同程度的视力问题，其中近视是主要问题，近年来，我国的近视率已上升为全球第二，仅次于日本，但近视的总人数确是全球第一。引起近视的主要原因是用眼不健康，如看书的光线不在正常范围时，学习时的坐姿不正确等。解决以上问题迫在眉睫。1.2系统方案的提出通过采用LED照明，提高电能利用率，利用传感器检测，微处理器控制，实现自
13、动调光、视力保护、安全合理多项功能的智能台灯。1.2.1LED优势相较于普通照明，LED照明有以下主要优点：（1）较长的使用寿命。白炽灯的发光机理是：通电时，电能流过发光钨丝，产生热能，使钨丝加热发光。因此，当经过相当长时间加热，钨丝就会发生老化甚至烧断，那么，白炽灯的寿命也就告终了。发光二极管（LED）的发光机理是由它的特殊结构决定的，它是由PN结晶片、两个电极和光学系统构成，当在电极两端加上正向偏置电压时，空穴和电子分别被注入到P区和N区，非平衡少数载流子和多数载流子发生复合，多余的能量以辐射光子的形式转化为光能，二极管是依赖于载流子的不断移动发光的，所以不存在老化或烧断，它的发光寿命可长
14、达510万小时。（2）发光效率高。实验测定，当LED通电发光时，可以把10%左右的电能转成光能，而普通白炽灯的转化效率仅有7%8%，所以，当需要达到同等的照明效果时，LED灯比普通白炽灯更节能。（3）发光响应速度快。LED灯的响应时间为10-710-9S，具有很好的高频特性，能显示脉冲信号，而白炽灯响应时间在ms级，高频特性差；（4）发光有较强的方向性，适用于定向照明。（5）易控制。LED驱动可采用模拟调光、PWM脉宽调制、TRICA双向晶闸管调光方式、带总线接口LED驱动器、适配微控制（单片机或其他微处理器）等多种方式进行调光。（6）绿色环保。普通节能灯（如荧光灯）工作原理是加热电阻丝，所以
15、容易产生汞或其他重金属污染。（7）使用灵活。因为LED的体积较小，所以可根据应用需求对LED灯进行灵活组合，其颜色也可进行灵活搭配。（8）尺寸较小，防震动及抗冲性能好。因此，我们提出新型LED智能多功能台灯方案。1.2.2方案简述针对上述节能、环保、健康等问题研究，基于C51单片机和PWM调光的LED台灯以STC89C51作为主控芯片，设置了手动控制、自动控制和呼吸模式。在手动控制时，分为十个档，输出不同的PWM占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的手动调节。在自动控制时，通过ADC0809模拟-数字转换芯片不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM的占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的自动调节。总体框图如下（图1.1）:图1.1第2章系统方案的选择2.1控制芯片的选择方案选择嵌入式微处理器主要考虑因素有以下几个方面：应用领域：一个产品的功能、性能一旦定制下来，其所在的应用领域也随之确定。应用领域的确定将缩小选型的范围。自带资源：芯片自带资源越接近产品的需求，产品开发相对就越简单。可扩展资源，要求芯片可扩展存储器。低功耗：低功耗的产品即节能又节财，甚至可以减少环境污染，还
