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1、-分 类 号：TP311学校代码：11460学 号：10090228晓庄学院本科生毕业论文LED台灯及亮度调节电路设计The circuit design of LED lamp and brightness adjustment 所在系院： 物理与电子工程学院学 生： 吴 娟指 导 教 师： 学明 研究起止日期：二一三年十一月至二一四年五月学位论文独创性声明本人重声明：1.坚持以“、创新的科学精神从事论文写作工作。2.本论文是我个人在导师指导下进展的研究工作和获得的研究成果。3.本论文中除引文和致的容外，有对前人成果的借鉴和吸纳。4.其他同学和导师对本文研究所做的奉献均已在本论文中发表了声明
2、并表示了意。 作者签名：吴娟 2021年 4 月 18 日 摘 要LED又被叫做发光二极管，是一种新式光源，拥有绿色环保、高效节能、使用寿命长等其他普通光源无法比较的优点。作为绿色照明的光源产品，代表着未来照明技术的开展前景,相信在不久的将来，LED灯会有更加广阔的市场。为了实现LED的照明和调光功能，本文以STC89C51单片机为核心控制芯片，利用PWM技术，通过调整PWM的占空比来控制电流，从而到达对LED灯的亮度的控制调节。本文给出了各模块硬件电路的设计，并编写了相应的软件控制程序。关键词：单片机；PWM；LED灯；硬件电路；软件程序Abstract LED is also known
3、as light-emitting diode.It is a new type of light source and has the advantages of high efficiency and energy saving, green environmental protection and long service life that other mon sources can not pare. As green lighting products, represent the future direction of development of lighting techno
4、logy, I believe that in the near future, LED light will have a broader market. This paper introduces the STC89C51 chip to control the core, using PWM dimming technology, through adjusting the cycle of PWM and duty ratio to control current, and thus achieve the LED lighting control to adjust the degr
5、ee of light and dark, the LED lights to achieve PWM dimming control . This paper presents the design of hardware circuit of each module, and the preparation of the corresponding software control programKeywords:MCU; PWM; LED; hardware circuit; software program目 录第一章 绪 论11.1 前言11.2 论文构造1第二章 单片机根底知识22
6、.1 单片机的开展22.2 单片机的应用2第三章PWM根本概述33.1 PWM简介33.2 PWM调光原理4第四章系统硬件构造设计44.1 硬件构造44.2.1 STC89C51芯片简介54.2.2 STC89C51芯片部构造64.2.3 STC89C51芯片引脚64.2.4 STC89C51单片机的最小系统84.3 LED台灯的驱动模块及调光实现104.3.1LED驱动电路的设计104.3.2 调光实现114.4光电检测模块114.5 ADC0809 A/D转换模块124.6 手动控制模块144.7 指示电路模块14第五章 系统软件设计155.1 程序流程图155.2 软件控制子程序介绍15
7、5.2.1 函数介绍155.2.2 子程序介绍16第六章 总结18致 19参考文献20附录一21附录二22附录三23附录四24. z.-第一章 绪 论1.1 前言LEDLight Emitting Diode也被称作发光二极管，是20世纪中期开展起来的新技术，是一种固态的半导体器件，它能够直接把电转化为光。LED的核心是一个半导体晶片，晶片的一端是负极，一端附在一个支架上，另外一端连接电源的正极，让整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片包括三个局部，一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间一般为1-5个周期的量子阱；另外一端是P型半导体，在它部空穴占主导地位。当电流经过导线作用于这个晶片的时候
8、，空穴和电子就会被推向量子阱，在量子阱电子与空穴复合，然后会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。LED灯具有节能、寿命长、适用性好等特点。单片机拥有应用面广、体积小、功能强等优点，当前正以前所未有的速度代替着传统电子线路组成的经典系统，蚕食着传统模拟电路与数字电路固有的领地。这些优势为研究，应用和开发提供了便利前提。与此同时，学习使用单片机为了解计算机构造和原理提供了最正确选择。本篇论文介绍了采用STC12C5A60S2芯片为控制核心，采用PWM调光技术，通过调节PWM周期和占空比来控制电流，从而到达对LED灯亮度的控制调节，最终实现对LED灯的PWM调光控制。1.2 论文构造本篇论
9、文首先在本文第1章对本次课题LED台灯及亮度调节设计的背景和意义进展阐述，并概述了论文构造。第2章 介绍了单片机的根底知识，包括单片机的开展及其应用。 第3章阐述了PWM调光技术。第4章详细说明设计中的系统硬件构造，包括STC89C51主控电路构造，光电检测电路，A/D转换，手动控制电路和指示电路。第5章介绍设计中的系统软件设计，给出编译程序并对关键设计作出进一步的解释说明。第二章 单片机根底知识2.1 单片机的开展单片机是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储器、根本的I/O接口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上到达一台微型计算机的根本功能。在20世纪70年代，微电子技术处于
10、开展阶段，集成电路正属于中规模开展时代，各类新工艺新材料还没有成熟，单片机还仍然处于初级的开展阶段，功能还比较单一，元件集成规模还较小，一般把CPU、一些简单的I/O口、RAM均集成到芯片上，它还要加上其他的外围处理电路才能够组成完整的计算机系统。在1976年，INTEL公司引进了MCS-48单片机，并推向市场，该单片机是真正的8位的单片微型计算机。它具备体积小，功能全，价格低的优点，因此被广泛使用，奠定了单片机开展的根底，成为单片机的开展历史上的重要里程碑。到80年代，全球各大公司也都竞相开发出了品种更多，功能更强的单片机，大约有了几十个系列，300多个品种，这个时候的单片机均才到达真正的单
11、片化，多数都集成了CPU、ROM、RAM、多种中断系统、数量众多的I/O接口，此外甚至有一些具备A/D转换功能的单片机，RAM和ROM的容量越来越大，功能也越来越强大，甚至寻址空间可以到达64kB，可以说，此时，单片机已经开展到了一个崭新的阶段，在更加广泛的领域被应用，越来越多的家用电器走向使用单片机来控制的智能化的开展道路。九十年代后，单片机已取得了迅速的开展，全球各大半导体公司已经开发了具有更加强大功能的单片机。比方，美国的Microchip公司推出了一种与MCS-51完全不兼容的新一代的PIC系列单片机，受到业界的普遍关注，特别的是，它的产品只有33条精简的指令集，因此吸引了很多用户，让
12、人们从具有111条复杂指令集的INTEL中走出来。PIC系列单片机取得了迅速的开展，在单片机的业界中也拥有了有一席之地。在1990年，美国的INTEL公司发布了80960超级32位的单片机，引发了计算机界的轰动，产品被相继投放到市场中，成为了单片机开展历史上的又拥有重要性的里程碑。2.2 单片机的应用 随着计算机技术的快速开展及其在控制系统领域中的广泛应用，加上设备向智能化、小型化趋势开展，作为高新技术之一的单片机因其具备体积较小、功能强大、价格低廉、使用灵活等优点，所以显示出很强的生命力。当前，在我们生活中的各个领域，几乎都有单片机的踪迹，单片机已经渗透到了我们生活中的各个领域。与普通的集成
13、电路相比，单片机能够更好地适应环境的湿度和温度，具备更好的抗干扰的能力，在工业条件下可以稳定的工作。并且，在各种仪器仪表中，单片机也同样被广泛地应用，来让仪器仪表到达智能化，从而提高它们的测量精度和速度，最终使控制功能加强。例如，MCS-51系列的单片机，可以用来控制“智能超声波测厚仪、“烟叶水分测试仪、“船舶航行状态自动记录仪等。此外，在实时控制系统中，单片机也被广泛地应用。比方，对工业上各种酸度、窑炉的温度以及化学成分的测量和控制。将自动控制技术、测量技术和单片机技术结合起来，充分发挥了其数据处理功能和实时控制功能，让系统处于最正确的工作状态，从而提高系统的产品质量和生产效率。第三章PWM
14、根本概述3.1PWM简介PWMPulseWidthModulation即脉冲宽度调制，简称脉宽调制，是一种采用微处理器的数字输出，来对模拟电路进展控制的技术，在通信、测量及功率变换与控制的很多领域中被广泛应用。脉宽调制是一种模拟控制的方式，是依据相应载荷的变化来调制MOS管栅极或晶体管基极的偏置，从而使MOS管或晶体管导通时间发生改变，进而使开关稳压电源的输出发出改变，这种方式下，当工作条件发生变化时，电源的输出电压可以保持恒定，是一种采用微处理器的数字信号对模拟电路进展控制的技术。PWM控制技术是人们研究的热点，是一种在电力电子技术中最广泛应用的控制方式。由于电子技术的开展，目前已经出现了多
15、种PWM技术，包括：脉宽PWM法、相电压控制PWM、线电压控制PWM、随机PWM、SPWM法等。PWM具有的一个优点是，处理器和被控系统信号均是由数字形式的，不需要再进展数模的转换。让信号维持为数字的形式，噪声的影响被降到了最小。只有在噪声可以强到可以把逻辑0变成逻辑1或者将逻辑1变成逻辑0的时候，、才可以对数字信号产生一定的影响。相对于普通的模拟控制，PWM的另外一个优点是增强了对噪声的抵抗能力，这也成为在*些时刻在通信中应用PWM的重要原因。把模拟信号转向PWM能够大延长通信的距离。在接收端，经过适当的LC或RC网络能够滤除调制高频的方波并且可以把信号复原成模拟形式。总之，PWM具有经济、节省空间、高抗噪性能等优点，是可以在许多设计应用中值得采用的有效技术。3.2 PWM调光原理本论文中控制LED灯的亮度由暗到亮或由亮到暗，采用的是PWM调光的方法。它把脉冲宽度都一样的脉冲列作为PWM的波形，利用改变脉冲列的周期来进展调频，改变脉冲的占空比来调压，应用恰当的控制方法就可以让
