电子课程设计论文LED智能台灯.pdf

一、课程设计目的、任务和内容要求：在现代城市中，随着人口和能源消耗的急剧增长，总用电量也在日益增加，要是没有节能措施，便会造成能源枯竭的不良后果因此，LED智能台灯便有了其设计的必要性本课程设计的任务就是设计一个LED智能台灯系统鼓励学生在熟悉基本原理的前提下，与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计具体设计任务如下：1．熟悉 LED智能台灯的工作原理；2．写出 LED智能台灯的设计方案；3．用硬件及软件加以实现；4．写课程设计报告二、进度安排：第１周：查找资料，熟悉 LED智能台灯的设计原理，给出设计总体方案；第 2 周： 各模块的详细设计；第 3 周： 硬件连线，调试；第 4 周： 写课程设计报告三、主要参考文献：1．谢自美 . 电子线路设计 - 实验- 测试[M] .武汉: 华中科技大学出版社 , 2000 2．周志敏 . 纪爱华 集成稳压电源电路图集[M]. 北京：中国电力出版社 ,2007 3．余永全 . 单片机在控制系统中的应用[M]. 电子工业出版社 ,2003 4．林雪梅 . 热释电红外传感器及其应用[J]. 甘肃科技纵横 ,2005. （01）指导教师签字：年月日目 录摘要 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯II Abstract ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯.....II1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯ .11.1 系统设计的目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..11.2 LED 智能台灯特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯ ..11.3 系统设计的内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 22 系统的可行性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. 33 系统硬件电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯⋯⋯ . 4 3.1 电源模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯..4 3.1.1 LED 光源驱动电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯.4 3.1.2 元器件选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. 53.1.3 LED 光源的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯ ...7 3.2 单片机外围电路模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯..8 3.2.1 单片机总控制电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯..8 3.2.2 时钟电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯..93.2.3 STC89C52 具体介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯.. ⋯⋯⋯⋯ ... ⋯⋯⋯.. ⋯..103.3 红外感应模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯... ⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .113.4 手动调节光强模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯. ⋯⋯⋯...12 4 系统软件电路设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 4.1 PWM调光⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ . ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .14 4.2 人体红外感应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯144.3 手动调节光强⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯... ⋯⋯⋯155 总结 ⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 参考文献 ⋯⋯. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 17附录⋯⋯⋯ ... ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 附录 1 主要程序代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ....⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 18附录 2 实物图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

⋯ .. ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 22摘要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 倍因此，我们提出 LED智能台灯方案，本系统主要包括以PT4115芯片为基础的 LED驱动模块，利用单片机STC89C52 进行控制的手动 PWM 调光模块、感应人体红外信号的热释电红外传感器的红外感应模块等目的关键词：智能台灯； LED驱动；PWM 调光；红外感应Abstract Desk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the lights and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source of the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% of fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, fluorescent lamp 100 times. Therefore, we put forward the LED intelligence desk lamp scheme, this system mainly includes PT4115 chip in the basis of driver module, LED by SCM STC89C52 to control PWM light module, sensing the human body of pyroelectric infrared signal infrared sensor of infrared sensor modules and manual light on the purpose. Keywords： intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive 1 绪论1.1 系统设计的目的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 , 照明耗电占年发电总量的12% (超过 100亿 kW?h) 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 80～90% ，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100－120 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，如用连续用眼时间过长，看书，学习时的坐姿不正确等现在的普通台灯90% 的供电系统是用交流电经变压后直接供电，在用电高峰期时使用会增加供电系统的负担，并且停电时不能工作，移动使用性较差太阳能是新型的绿色能源，但普及率还不高因此，我们提出智能LED台灯方案1.2 LED 智能台灯特性1、高效节能：以相同亮度比较，3W的 LED节能灯 333 小时耗 1 度电，而普通 60W白炽灯 17 小时耗 1 度电，普通 5W节能灯 200 小时耗 1 度电。

2、超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎、使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）3、健康：光线健康光线中含紫外线和红外线少，产生辐射少（普通灯光线中含有紫外线和红外线）4、绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通灯管中含有汞和铅等元素5、保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）6、安全系数高：所需电压、电流较小，安全隐患小于矿场等危险场所7、市场潜力大：低压、直流供电1.3 系统设计的内容本次课程设计的LED智能台灯主要包括四个模块：（1）LED光源驱动利用变压器将 220V的交流电转化成 12V的直流电源，然后PT4115芯片将12V直流电压变换成稳定的恒流源（2）单片机外围电路利用 STC89C52 单片机控制 PWM 调光以及红外检测等模块3）红外检测利用热释电红外检测模块来检测是否有人靠近台灯，若有人则台灯自动开启，当一段时间检测不到人活动是台灯就会渐渐熄灭4）手动 PWM 调光经 AD转换后得出的数值来改变单片机的PWM 的占空比，实现手动调光2 系统的可行性分析（1）系统设计的意义：本项目的设计思想来源于生活，所具有的功能也是为台灯使用的方便性及节能环保而设置，因此具有很大的实际意义。

2）系统功能设计可行性分析：针对目前普通台灯存在的能耗高、操作使用不便及功能单一三个问题进行系统分析与研究，以单片机PT4115为控制核心，用热释电红外传感器检测是否人进入使用台灯的范围，用光敏电阻判断有人在使用台灯范围时是否需要开灯综合运用传感技术实现台灯是否有人员来自动控制台灯的开关及利用PWN 波对台灯进行手动调光，在功能上使之更加具有人性化，以此提高人的接受度和舒适度3 系统硬件电路设计3.1 电源模块3.1.1 LED 光源驱动电路LED光源的驱动电路就是把12V直流电压变换成稳定的恒流源，电路的设计本着删繁就简、节省成本的原则，应该从能完成这个电路设计要求的众多LED驱动芯片中选择集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平的性价比有优势的PT4115芯片因此选择驱动电路外围器件少的驱动芯片是生产成本的首要考量图 3-1 PT4115 LED光源驱动电路图 3-2 PT4115 芯片实物图通过 PT4115 芯片上的 DIM 端，可以方便的进行模拟或PWM 调光由于模拟调光是直接改变流过LED电流的大小来实现亮度调节，除了亮度会改变以外，也会影响白光的质量，即不同电流下发出的白光存在色偏。

因此，本设计采用PWM 调光方案， PWM 调光的基本原理是保持LED正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，即改变输入脉冲信号的占空比，使LED产生亮暗变化；并利用人眼的视觉残留效应，当LED亮暗变化频率大于120Hz时，人眼就不会感觉到闪烁，而看到是 LED的平均亮度 PWM 调光的优势是 LED正向导通的电流是恒定的，LED的色度就不会像模拟调光时产生变化PT4115 恒流驱动输出的电流值计算公式为：(D 为方波信号占空比，为限流电阻 ). 本设计 LED光源采用 30 只小功率白光 LED灯珠并联方式，且每只LED灯珠额定电流为 20mA ，则 PT4115恒流驱动输出最大电流应为 120mA ，因此选取 0.25Ω 电阻L1 为镇流电感，选取68μH ，用于稳定通过LED的电流 D1是续流二极管，当芯片內部MOS 管截止状态时为储存在电感L1 中的电流提供放电回路；由于工作在高频状态，D1选用正向压降小且恢复速度快的肖特基二极管SS24 3.1.2 元器件选择表 3-1 关键元器件的选择Rs 精度大于 1% ，比如要输出 350mA ，则=0.1/0.35=0 ，2857 Cin 100uF （工作电压＞ 50V）输出电流小于 400mA 100uF （工作电压＞ 50V）输出电流大于 400mA 有续流储能和滤波的功能，电容量不宜太小D SS14 输出电流小于 400mA SS24 输出电流大于 400mA 导通压低于 0.30V 的肖特基二极管，可以提高系统效率；L 33-47uH （饱和电流＞ 1.8A）输出电流在 800mA到 1200mA 47-68uH （饱和电流＞ 1.2A）输出电流在 400mA到 800mA 68-100uH （饱和电流＞ 0.6A）输出电流小于 400mA DCR 越小，效率越高。

选用EPC13 锰锌 4000磁芯选用额定电流大于工作电流的 1-1.5 倍整流二极 正向压降尽可能低于肖特基二极管，可有效地降低系统功耗管电流能力一定要满足应用，原则上大于PT4115用于小功率白光 LED光源驱动方案时只需四个零件，Cin 是输入滤波电容， Rs设定流过 LED的电流，；L 是续流电感， D5是续流二极管因适配器已提供12V的直流电压，原图为交流电压输入整流用的桥式整流器D1 ～D4可省略虽然零件少了，但对零件的要求更高，设计时需按要求选用，才能使电路进入良好的工作状态PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI（Electromagnetic Interference），省略了抗 EMI电路LED光源驱动芯片的恒流精度对于LED灯具生产厂家而言是至关重要的，目前 LED光源驱动 IC 的恒流精度批量生产时都会有一定的离散性，LED灯具生产厂家在批量生产调试时，同样的电源、同样的LED光源负载、同样的恒流源电源板，因同一型号的不同驱动IC 其恒流精度的个性差异会导致恒流源电源板输出电流产生一定的公差，使同一LED光源负载的发光亮度有所不同，这就会增加恒流源电源板大批量生产时调试的时间，影响生产力。

因此，恒流源电源板生产厂家应选用恒流精度高的驱动IC，恒流精度至少要小于± 3% ，如是± 1% 更理想，但其价格会高于± 3% 的产品1）电感的选择：PT4115的设计最佳工作频率在1MHz以下，电感量的大小会影响其工作频率，本方案的电感设计在68uH以上，这样系统工作频率可以控制到1MHz以下电感量小了，工作频率趋高，由于PT4115内部电流检测电路响应速度限制，对内部电流正常检测出现影响，不能更好地实现对内部开关的导通/ 关断控制另外由于高频率会带来较大的开关损耗，使芯片运行在较高的结温下，电应力加大，不利于稳定工作电感量太小还会导致PT4115的 SW 端烧坏，而无输出电感的DCR 越小，效率越高建议选用EPC13锰锌 4000 磁芯电感器的饱和电流选小了，D5肖特基二极管的电流选小了，将会导致整个电路的续流不足， LED光源会产生人眼可见的闪光将电感器的饱和电流和肖特基二极管的电流适当增大即可增大整个电路的续流电流，消除因此产生的闪光2）适配器的选择：适配器为本方案LED台灯提供稳定的交流电源->交直流降压变换，它的实时带载输出能力将影响本方案LED台灯的性能，用于本方案小功率白光LED台灯的适配器，它在带载时输出电流应大于1A，电压应稳定在 DC12V 。

有些带载能力差的适配器，连接上本方案LED光源负载时，其实时输出电压会跌落到7V，甚至 6.5V，对于工作电压从 8V开始的 LED驱动 IC，届时会进入欠压保护状态而停止工作，一旦驱动 IC 停止工作，电压又回升至12V，LED驱动 IC 再次进入工作状态，如此周而复始，使 LED台灯出现人眼可见的闪光此时，只有更换带载能力好的适配器才能使 LED台灯正常工作同时应选用工作电压范围自6V初始的 LED驱动 IC，也可降低对适配器的选择要求，以降低生产配套成本3）EMI的传导与辐射：本 LED台灯方案总体设计时要考虑能过EMI的传导与辐射，过EMI的传导与辐射的关键是电源变换器，因此要选用能过EMI 恒流源电源板因使用的驱动IC是 DC/DC开关器件，工作时开关频率会产生辐射，因此内置在台灯底座金属壳内可有效降低辐射，机械结构设计时应考虑金属底座内的磁路屏蔽3.1.3 LED 光源的设计本设计 LED光源采用 5*6 混联方式，共由 30 只高亮度小功率 LED灯珠组成 ,如图 3-3 所示；每只 LED灯珠的压降约 3.1V，工作电流约 20mA 由白光 LED的正向伏安特性可知，当LED 端电压超过其正向导通电压后，较小的电压波动都会导致工作电流的的剧烈变化，从而影响LED的正常使用，故 LED宜采用恒流驱动方式。

因此，本设计LED采用高性能 PT4115 恒流芯片驱动， PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源芯片，能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出；其采用 6~30V宽电压输入，输出电流可达1.2A，转换效率高达97％，输出电流精度达±5％该芯片内部含有抖频特性，极大的改善EMI，同时具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能该芯片适合用于绿色照明LED灯的驱动电路，具有应用电路非常简洁的优点图 3-3 LED 光源实物图3.2 单片机外围电路模块3.2.1 单片机总控制电路图 3-4 STC89C52单片机总控制电路STC89C52 是一种带 8K字节闪烁可编程可擦出只读存储器(FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory)的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容3.2.2 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图3-5(a) 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1.2 ～12MHz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3-5（b）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（a） 内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路图 3-5 时钟电路3.2.3 STC89C52 具体介绍① 主电源引脚（ 2 根）： VCC(Pin40)：电源输入，接＋ 5V电源；GND(Pin20)：接地线②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③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。

④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（Pin39～Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0～P0.7；P1口（Pin1～Pin8）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0～P1.7；P2口（Pin21～Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0～P2.7；P3口（Pin10～Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0～P3.7STC89C52 主要功能如下表所示：表 3-2 STC89C52主要功能主要功能特性兼容 MCS51 指令系统8K可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口256x8bit内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 / 计数器中断时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断可编程 UART 串行通道2 个外部中断源共 6 个中断源2 个读写中断口线3 级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.3 红外感应模块红外感应模块主要由红热释电红外传感器和菲涅尔透镜及其外电路组成。

1）热释电红外传感器红热释电红外传感器只对波长为10μm （人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号2）菲涅尔透镜菲涅尔透镜的利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到得红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入菲涅尔透镜的作用有两个：一是聚焦作用而是将探测区域内分为若干明区和暗区，是进入探测区的移动物体能以温度变化的形式产生变化的信号图 3-5 模块外接示意图图 3-6 直流负载示意图图 3-7 交流负载示意图3.4 手动调节光强模块在智能模式下，台灯能根据外界的光照强度自行调节台灯的亮度，使用户始终能有一个合适的光照环境；如果用户不需要自动调光，可以用旋钮来进行手动调光，或者使用无线遥控进行调光，可以根据用户自身的需要来控制台灯的亮度。

通过测量电位器两端的电压值，经AD转换后得出的数值来改变单片机的PWM的占空比，实现手动调光如下图所示，通过调节S1增加光强，调节 S2减小光强图 3-8 手动调节光强模块电路图4 系统软件电路设计4.1 PWM调光PWM 脉冲信号则由单片机P1.0 产生，其高低电平决定LED的通断状态将定时器 T0溢出中断定为 1/2500 秒( 即 400μS)，每 10 次脉冲作为一个周期，即频率为 250HZ 这样，在每 1/250 秒的方波周期中，通过改变方波的输出占空比，从而实现 LED灯的 10 级亮度调节，即 LED 亮度等级由每个周期内的高电平脉冲数目决定当高电平脉冲个数为1 时，占空比为 1/10，亮度最低；当高电平脉冲为10时，占空比为 1，LED亮度最高程序见附录：sbit PWM_ctrl = P1^0; // 设置 PWM 输出端口为 P1^0端口sbit P1_1 = P1^1; 图 4-1 PWM 调光原理图4.2 人体红外感应人体红外感应要满足两个条件：①有人在使用台灯范围内活动；②外界环境的光照强度较弱当有人在台灯上的热释电红外的探测范围内活动并且环境光强较弱时，台灯逐渐点亮；或者用户可以无线遥控点亮台灯。

当人离开后，延时一段时间后台灯渐渐熄灭人体红外感应由单片机P1.1 产生，程序见附录检测到有人：LED_infrared = 0; // 红外检测指示灯亮ET1 = 1; // 开定时器 1中断if(!add) // 检测到按键输入（增加光强）{ PWM_add(); // 增加光强} if((!minus)&&infrared) // 检测到按键输入（减弱光强）{ PWM_minus(); // 减弱光强} } else // 检测到没人{ LED_infrared = 1; // 红外检测指示灯灭ET1 = 0; // 关定时器 1中断PWM_ctrl = 0; //PWM 占空比输出为 0% } 4.3 手动调节光强利用 PWM 波进行手动调光，其主要代码如下：if(!add) // 检测到按键输入（增加光强）{ PWM_add(); // 增加光强} if((!minus)&&infrared) // 检测到按键输入（减弱光强）{ PWM_minus(); // 减弱光强} 5 总结LED被认为是 21 世纪的照明光源随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及 LED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80~90% ，并且传统的台灯中的光源使用的是交流电，所以每秒会产生100~120次得频闪 LED灯是把交流电直接转换为直流点，不会产生闪烁现象，保护眼睛，可以获得“柔和”的灯光环境在本次课程设计中，我们组四人分工合作，分成资料搜集、元件采购、硬件设计、软件设计、论文完成等几个方面的工作在整个设计制作过程中，我们，积极讨论设计方案，通力合作，完成了本次的电子技术课程设计本次课程设计这是一个自主学习的过程，我们也在此过程中学到了许多知识，对单片机也有了较深入的了解，对我们能力的提高有很大的帮助虽然项目达到了初定的目标，但我们同时还提出了其他的设想，如蜂鸣器报警（提醒坐姿不正的人）以及液晶显示模块（显示时间）人体追踪（即台灯跟着人体的活动而自动调整照明方向）等设想，但由于时间关系，只能作为本项目的扩展功能，以对设计进行进一步的完善参考文献【1】谢自美 . 电子线路设计 -实验- 测试[M] . 武汉: 华中科技大学出版社 , 2000 【2】周志敏纪爱华 集成稳压电源电路图集 [M]. 北京：中国电力出版社,2007 【3】余永全 . 单片机在控制系统中的应用[M]. 电子工业出版社 ,2003 【4】林雪梅 . 热释电红外传感器及其应用[J]. 甘肃科技纵横 ,2005. （01）附录附录 1：主要程序代码：#include "reg51.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit LED_infrared = P3^4; // 设置红外检测指示灯为P3^4端口sbit LED_status = P3^5; //设置系统工作指示灯为P3^5端口sbit PWM_ctrl = P1^0; // 设置 PWM 输出端口为 P1^0端口sbit P1_1 = P1^1; sbit add = P1^2; //设置按键检测输入端口（增加光强）为P1^2端口sbit minus = P1^3; //设置按键检测输入端口（减弱光强）为P1^2端口uchar infrared; uint HighTime = 65535; //设置初始占空比为0% uint LowTime = 56535; uchar flag = 0; // 设置标志位void init_sys() // 系统初始化函数{ PWM_ctrl = 1; LED_status = 1; LED_infrared = 1; infrared=0; } void init_timer1() // 定时器 1 初始化函数{ TMOD = 0x10; TH1 = HighTime>>8; TL1 = HighTime; EA = 1; ET1 = 1; TR1 = 1; } void PWM_add() // PWM 占空比增加函数{ if(LowTime<65535) { HighTime = HighTime-1000; LowTime = LowTime+1000; } } void PWM_minus() //PWM 占空比减小函数{ if(HighTime<65535) { HighTime = HighTime+1000; LowTime = LowTime-1000; } } void PWM_OUT (void) interrupt 3 //PWM 输出函数{ TR1 = 0; flag = ~flag; if(flag) { TH1 = HighTime>>8; TL1 = HighTime; PWM_ctrl = 0; } else { TH1 = LowTime>>8; TL1 = LowTime; PWM_ctrl = 1; } TR1 = 1; } void delay(uint n) // 延时函数{ uchar i; while(n--) { i=10; while(i--); } } void main() { init_sys(); // 系统初始化init_timer1(); // 定时器 1 初始化while(1) { LED_status = ~LED_status; //LED状态变化（亮灭）delay(5000); infrared = P1_1; // 检测红外检测输入端口if(infrared) // 检测到有人{ LED_infrared = 0; // 红外检测指示灯亮ET1 = 1; // 开定时器 1中断if(!add) // 检测到按键输入（增加光强）{ PWM_add(); // 增加光强} if((!minus)&&infrared) // 检测到按键输入（减弱光强）{ PWM_minus(); // 减弱光强} } else // 检测到没人{ LED_infrared = 1; // 红外检测指示灯灭ET1 = 0; // 关定时器 1中断PWM_ctrl = 0; //PWM 占空比输出为 0% } } } 附录 2：实物图：图 1 电路总模块图图 2 实物整体图答辩记录表学生姓名：单炳正 学号： 08225031 班级： 08 物 51 答辩地点： 7#207 答辩内容记录：1. 上交论文；2. 为答辩老师及在座同学演示智能台灯的功能；3. 讲解智能台灯更功能模块的工作原理；4. 回答答辩老师提问的问题：驱动模块是如何工作的？答：首先通过 12v 交流变压器将 220v交流点变成 12v 交流，通过全桥整流，再经电容滤波，输出幅值变化缓慢的近似直流电，再经过pt4115 恒流芯片输出稳定的直流信号。

红外可否调节？答：可以，红外模块上有两个旋钮，分别用于调节响应时间和响应距离5. 答辩老师评分，答辩结束成绩评定表学生姓名：学号：班级：类别合计分值各项分值评分标准实际得分合计得分备注平时完成情况30 10 按时参加课程设计，无旷课、迟到、早退、违反实验室纪律等情况10 设计方案规范合理，设计目标明确，符合专业培养要求，时间安排得当，技术路线可靠10 按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求报告完成情况30 10 报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理，报告整体格式规范10 设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强；符号统一；图表完备、符合规范要求10 能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果；参考文献数量在3 篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用答辩40 20 在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简答辩组情况意明，重点突出，论点正确，条理清晰长：20 在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题总评成绩：分指导教师：（签字）日 期： 年 月 日课程设计总结成绩分析表班级分数分布90 分以上89-80 79-70 69-60 60 分以下学生数百分比最高分最低分平均分（以下为总结内容）。