基于PWM调光的智能多功能台灯设计文献综述

第一篇：基于PWM调光的智能多功能台灯设计文献综述

本科毕业设计（文献综述）

题 目 基于PWM的智能多功能台灯设计 姓 名 韦 洋

专 业 自动化 学 号 201042004 指导教师 曹 卫 锋

郑州科技学院电气工程学院 二○一四年五月

文献综述

基于PWM的智能多功能台灯设计文献综述 前言

台灯是每个家庭的生活必需品，而普通的台灯功能简单，用途单一。随着电子科技的发展，台灯作为人们经常使用的生活必需品也有着很大的发展。逐步朝着多功能化，智能化的方向发展。根据自身所学知识结合实际情况制作一种智能台灯，主要实现台灯的基本照明功能功能，能够智能的调节台灯亮度，能够显示室内温度，拥有万年历时钟功能。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化多功能化。台灯的发展的发展背景

虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体。但是，随着现代电子技术的发展和人们的需求变化，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能化家用电器一样，智能化台灯有许多普通按键台灯所无法比及的优势，智能化台灯一方面可以更节省电能，有利于环保。现今台灯种类样式繁多，灯泡分为：节能灯，白炽灯，LED灯泡。控制方式有：开关控制，触控式，亮度可调式，甚至声控。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源[1]。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式[2]。与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并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。基于PWM调光的智能LED台灯的发展现状

自LED光源进入通用照明领域，逐渐取代传统光源，日益占据照明的核心领域。其除了耗能少、无污染、不含汞、寿命长等优点外，可控性强是LED光源区别于传统光源的鲜明特点。因此，充分发挥LED的先天优势，让LED按

文献综述

照人们的照明需求，随时“可控可调”，将使LED更为快速的占据照明领域的核心地位。而如何实现成本可接受的“可控可调”，将非常关键。

调光的需求可以大体分为三类：一是功能型调节光线的需要，如进门的玄关、会议室等；二是家居生活中舒适性和生活格调的体现，比如对灯光的明暗搭配，色温冷暖，既可以根据环境的需要进行调节，也可以起到烘托氛围的作用；三是环保节能的需要，比如公共场所的节能需求。比如停车场照明、商场照明、道路照明等。

目前常见的调光技术主要有：1采用直流电源LED 的调光技术。2采用脉宽调制（PWM）来调光。3用可控硅对LED 调光。按照常规技术的应用有以下三种方案可供选择。

方案一：采用直流电源LED 的调光技术

如果需要要改变LED 的亮度，实现起来相对来说比较容易。发光二极管具有单向导电性是由电流驱动的器件，因为LED 的亮度是取决于通过它的电流，在一定范围内电流越大其亮度越亮，反之则越小。调节LED 的亮度只需要调节电流大小，而LED工作电流很小通常需要串接限流电阻，所以当我们改变其限流检测电阻就能实现改变其电流大小从而改变LED的亮度。但是通常限流检测电阻阻值非常小，用一个很小阻值的电位器来调节电流，操作起来很难实现电流调节。所以一般不采用调节电阻大小来实现调节电流。因此为了实现电流调节，有些芯片提供一个控制电压接口，通过改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。这样实现起来就比较容易。然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一些问题，那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题。长时间工作于低亮度有可能会使降压型恒流源效率降低温升增高而无法工作。调节正向电流无法得到精确调光。

方案二：采用脉宽调制（PWM）来调光

LED 是一个发光二极管，它可以快速实现开关。这一特点是其他的发光器件所无法比拟的。因此，我们需要把供电源改成脉冲恒流源，改变电源脉冲宽度的方法，就可以改变其亮度[3]。种方法称为脉宽调制（PWM）调光法。假如脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其工作比D（或称为孔度比）就是ton/tpwm.改变恒流源脉冲的工作比就可以改变LED 的亮度。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法[4]。通过高分辨率计数器的使用，文献综述

方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的[5]。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。脉宽调制调光的优点：

1、不会产生任何色谱偏移。

2、PWM调光具有极高的调光精确度。

3、可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM 信号。

4、PWM调光能够通过软件的方式比较容易实现，使用范围广阔。

方案三：可控硅调光

普通的照明灯具通常采用可控硅来调光，例如白炽灯和卤素灯。因为他们基本是一个纯阻器件，以这样纯阻器件为照明工具的灯光系统对输入电压没有要求，输入电压是否是正弦波交流电对其没有任何影响。通过纯阻器件的电流和电压波形是完全一致的，所以不管电压波形如何偏离正弦波，所以改变输入纯阻器件电压的有效值，就可以调光。但是可控硅却不能对以LED为照明器件的照明系统进行调光。因为LED并不是一个纯阻性的器件。

香港理工大学电子与资讯工程系研究人员最近开发出高性能LED驱动器，可使LED灯更亮更节能。这种新驱动器采用创新的多级PWM技术为LED灯供电，与当下LED产品采用的PWM和线性驱动器相比，这种技术显著改善了光质量和能效。这种方式不局限于LED驱动器，并可提供比PWM或恒流模式更多的好处和选择。采用传统的PWM方式，LED接受的电流是脉冲式的，而不是直流。这种驱动电流以人眼所无法察觉的速度快速开关。以脉冲电流为LED供电使得光输出更容易控制。由Lai Yuk Ming博士、Loo Ka Hong博士以及MichaelTse教授所成立的研究团队，他们对PWM方式进行了转变。脉冲式操作是以最大化光输出同时最小化热能耗的方式进行的重新设计。从而得到更高光效(lm/W)。Loo Ka Hong博士认为，他们的技术可以再节能15%。

综述来说LED调光最好采用的技术是PWM调光。采用PWM 调光时，可以运用微控系统，例如单片机，通过程序可以预先设置好灯光的亮度等级，然后通过调节等级就能实现对灯光的亮度的调节。PWM 调光是可以直接应用于调光型台灯的[6]。因此最终选择PWM调光。

文献综述 基于PWM智能多功能台灯的设计要求和方法

4.1设计要求

功能要求：台灯能够自动调整光强亮度，检测环境温度，显示日历具有闹钟定时功能。

硬件要求：整个系统的硬件部分包括单片机，键盘、显示和信号输出等。

具体要求如下：台灯功率1.8W。能够用按键调节台灯亮度，总共分为十级亮度。能够显示时间日期，星期，台灯亮度，温度，能够进行闹钟定时，能够修改时间日期。

4.2 基于PWM调光的智能LED台灯设计的实现

通过查阅资料，图书馆中的文献，以及一些刊物，了解别人的设计思想和方法，借鉴一些别人的好的思想方法和一些应用比较成熟的电路。进行自己的构思。单片机作为现在许多电子产品的微控制[7]，虽然单片机的品种，规格越来越多。但是52系列单片机仍然是八位单片机应用领域的主要机型。其功能也越来越强大。用52单片机作为智能台灯的控制器，也具有很多优势。通过单片机系统将各个电路模块有机的结合起来。形成一个完整的电路系统。从而实现智能台灯的操作。

此次设计的智能台灯将有以下几个电路模块组成：时钟系统，测温系统，显示系统，恒流LED驱动系统[9]，蜂鸣系统，主控系统，按键系统。硬件电路的设计当然少不了软件的支持。Proteus,keil C51等仿真软件的出现为单片机和硬件电路的仿真提供了很大的便利。Proteus软件能够非常逼真的进行单片机的仿真。为电路的设计提供了理论保障。

硬件电路的实现需要软件的支持单片机的编程可以用汇编语言或是高级语言。而C语言是常用的一种高级语言。程序的设计需要考虑硬件功能的实现。掌握设计程序的思路，学会用计算机语言编写程序，以实现所需处理的任务：

1、重点掌握单片机的基本知识，工作原理，能够掌握用单片机作为微处理器的电路设计。

2、熟悉DS1302时钟芯片的特性和工作原理。

3、熟悉DS18B20温度集成模块的特性和工作原理，掌握其应用。

4、熟悉字符型液晶显示模块1602 的[8]

文献综述

使用，了解显示模块的各个引脚的用途，接法[10]。

5、LED灯采用恒流驱动芯片PT4115的工作原理作用，以及各个引脚的接法[3]。

6、熟悉了解PWM的原理，明白如何通过脉宽调制来进行调光[4]。

7、能够熟练掌握用C语言进行程序设计进行编程。

8、硬件电路的实现。研究手段：本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题。

9、在论文写作工程中尽量做到贴近现实在大量资料的基础上做到真实可靠，发现问题解决问题。在做作品的时候尽量做到多练习，电路做到尽量简单可靠，设计美观，节约成本，实用。总结

随着科技的发展，将来所有的家用电器都将在一个智能控制系统下工作。通过主控系统将家庭所有电器，电子产品有机的联合起来，形成一个智能化的网络。通过互联网实现远程监控。使生活变得更加方便快捷。所以我们认为家居生活的发展方向是：应用简单可靠的系统，通过高智能的精准控制和协同，让生活变得更简单更舒适更节约。LED台灯是家常电器之一，随着现代科技的进步，LED台灯的类型也越来越多。LED台灯的构造、技术等更加符合广大用户的使用，能起到环保、省电、护眼、耐用多功能等，适合于的场所包括有酒店、酒吧、房间、咖啡厅、客厅、办公室、书桌。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。而具有智能调光功能多用途的LED照明系统将会拥有更加广阔的前景。

文献综述

参考文献

[1] 赵国强.智能台灯[J].科学启蒙，2007，第Z1期

[2] 陈宜建.智能发光二极管照明控制器设计[J].光源与照明，2012，第三期

[3] 黄建华，侯建国.一种节能型LED驱动电路的设计[J].照明工程学报，2008，第三期 [4] 王雁.基于PWM控制的LED亮度调节方法[J].科学与财富，2011，第五期 [5] 位永辉,杨威.基于BISS0001的智能台灯设计[J].电子元器件应用，2010，第7期 [6] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京航空航天大学出版社,2011，37~48 [7] AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec [8] Vizimuller, P.: ‘RF design guide-systems, circuits, and equations’(ArtechHouse, Boston，MA,1995)[9] 程安宁，王晋.白光LED的PWM驱动方式分析[J].电子设计工程,2010(2)[10] 赵亮.液晶显示模块LCD1602应用[J].电子制作,2007，17（3）

第二篇：基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案

基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 2012-04-26 站长统计 中心议题：

基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 解决方案

探究系统硬件电路设计方法

设计基于PWM 调光的多功能LED 台灯

引言

随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重，绿色节能已经成为全球普遍关注的话题，人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并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。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。

目前，市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点；至于寿命结束的含汞灯，一旦处理不当，将对环境造成严重危害；而且部分台灯产品功能单一，缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能，无法适应现代家庭生活的实际需求。为解决当前问题，本文设计了以AT89S51 单片机为核心的多功能白光LED 台灯系统，采用PT4115 大功率LED 恒流驱动方案，可实现对LED 台灯的PWM 调光控制；同时兼有时钟日历、声光闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时，为家庭使用提供了极大的便捷。系统硬件电路设计

该多功能 LED 台灯系统采用20 只5mm 高亮白光LED 灯珠为光源，以AT89S51 单片机为主控芯片，由LED 恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1 所示。

该系统可具体实现LED 台灯的10 级PWM 调光控制；液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息；闹钟功能采用声光报警方式，即一旦到达闹钟时间，LED 台灯自动点亮，并发出蜂鸣声报警，以唤醒用户；用户可通过按键系统实现对时钟日历与闹钟参数的设置、LED 亮度的调节以及闹钟报警的解除。

图1 系统结构框图

1.1 单片机主控系统

本设计主控系统采用ATMEL 公司的高性能AT89S51 芯片实现，其P0 口外接10K 的上拉电阻，P0.0~P0.7 同时作为DS12C887 的数据接口与液晶1602 的数据接口。P2.0~P2.3分别连接DS12C887 芯片的片选端CS、地址选通输入端AS、数据选择端DS 与读/写输入端R/W,P3.2 连接其闹钟中断请求输出端IRQ.P2.5~P2.7 分别连接液晶1602 的使能端EN、数据/命令选择端RS、读/写选择端RW.P2.4 作为蜂鸣器控制端。P3.0 作为DS18B20 的信号输入端。P3.1、P3.4、P3.5、P3.6 与P3.7 作为S2~S6 按键系统。P1.1 作为PWM 信号的输出端并连接PT4115 芯片DIM 端，用于PWM 调光控制。系统晶振电路由12MHZ 晶振与两个30PF 电容组成；复位电路则由S1 按键、10K 电阻与10uF 电解电容构成。主控系统电路如图2 所示。

图2 单片机主控系统电路图

1.2 恒流驱动系统

本设计 L ED 光源采用相互并联方式，共由20 只5mm 高亮度小功率LED 灯珠组成；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，固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。LED 恒流驱动电路如图3 所示。

图3 LED 恒流驱动系统电路图

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：

IOUT =（0.1×D）/ Rs（D 为方波信号占空比，Rs 为限流电阻。

本设计 LED 光源采用20 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IOUT 应为400mA,因此Rs 选取0.25 Ω 电阻。

L1 为镇流电感，选取68μ H,用于稳定通过LED 的电流。D1 是续流二极管，当芯片内部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.PWM 脉冲信号则由单片机P1.1 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400μ S），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，其调光原理如图4 所示；当高电平脉冲为10 时，占空比为1,LED亮度最高。

图 4 PWM 调光原理图

1.3 时钟系统

时钟系统采用高性能的DS12C887 时钟芯片，该芯片功能丰富，使用简单，是一款高精度实时时钟芯片；其可以自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，具有闰年补偿及闹钟（定时）功能，并且内部自带有锂电池，外部掉电时，仍可维持时钟准确，其内部时间信息能够保持10 年之久；外部系统断电后，用户无需重新设定时间。

DS12C887 时钟芯片有两种总线工作模式，即Motorola 和Intel 模式。本设计选用Intel模式，即将芯片第一引脚MOT 接GND.同时，时钟系统设置为24 小时模式，寄存器存储模式选为二进制格式。P0.0~P0.7 连接其地址数据复用端口AD0~AD7.P2.0~P2.3 分别连接芯片片选端CS、地址选通输入端AS、读/写输入端R/W 与数据选择端DS.P3.2 连接中断请求输出端IRQ,用于处理闹钟中断。该时钟接口电路如图5 所示。

图5 时钟系统电路图

1.4 液晶显示系统

显示系统采用1602 字符型液晶。该液晶可显示两行，每行显示16 个字符；且体积小、能耗低、操作简单；适合于本设计所需数字、英文字母以及特殊符号的显示要求。通过单片机控制1602 液晶实现首行年、月、日、星期显示，第二行时、分、秒以及环境温度显示。

本系统 1602 液晶采用并行操作方式，P0.0~P0.7 通过借助10K 的上拉电阻连接其数据端口DB0~DB7,P0 口同时也连接着DS12C887 的数据地址端口，由于各自片选信号不同，选中时操作对应芯片将不会造成操作冲突。P2.5~P2.6 分别连接1602液晶的使能端E、读/写选择端RW、数据/命令选择端RS.第3 引脚为液晶显示对比度调节端，通过10K 滑动变阻器接地，用于调节液晶的显示亮度。第15 管脚背光源正极BLA通过10 欧电阻接地，第16 管脚背光源负极BLK 接地。该液晶接口电路如图6 所示。

图6 液晶系统电路图

1.5 温度检测系统

温度检测系统选用DALLAS 公司“一线总线”接口的数字温度传感器DS18B20,该传感器具有微型化、低功耗、高性能等优点，可直接将温度转化成串行数字信号处理，测温范围为-55~125℃，最高分辨率可达0.0625℃。DS18B20 共有三个引脚电源正VCC、电源负GND 和信号输入输出口DQ.R3 为4.7K 的上拉电阻，用于保证单片机与DS18B20 通讯时高低电平准确的被单片机机和DS18B20 识别。单片机P3.0 口通过R3 连接DQ 端口实现温度数据的采集处理，并通过液晶屏实时显示。温度检测电路如图7 所示。

图7 温度检测电路图

1.6 蜂鸣系统

蜂鸣系统用于产生闹钟报警声以及按键提示音。由单片机P2.4 口控制PNP 三极管9012的通断实现对蜂鸣器声音控制；通过延迟函数实现蜂鸣报警声的长短音控制，长音''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''用于闹钟铃声，短音''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''用于按键提示音。蜂鸣系统电路如图8 所示。

图8 蜂鸣系统电路图

1.7 按键系统

按键控制系统由S2~S5 五个按键组成，分别为S2 时间设置键、S3 数值增大键、S4 数值减小键、S5 闹钟设置键以及S6 亮度调节键。S2 用于选择需要调整的时间日历以及闹钟参数，并作为时间日历参数的存储确认键。S3 与S4 用于调整被选参数值的大小。S5 用于闹钟查看与存储确认键。S6 用于LED 灯光10 级亮度的调节键。按键系统电路如图9 所示。

图9 按键系统电路图

1.8 电源系统

本系统设计最大功率约1.6W,可采用电池或稳压电源多种方式供电。由于系统光源采用20 只LED 灯珠并联组成，所以LED 恒流驱动芯片PT4115 供电电源在6~30V 电压范围内均可使LED 灯正常使用。但单片机供电系统采用三端稳压芯片7805,该线性稳压芯片正常工作输入电压与输出电压差值应至少高于2V,若差值过大会增加额外功耗。因此，本系统宜选用2 节4.2V 锂电池或9V 的稳压电源方式供电。同时，本文LED 恒流驱动系统设计简洁灵活，可根据用户需求适当调整驱动电路参数，即可扩展LED 照明功率，最大可至10W左右。系统软件设计

该系统控制程序主要包含系统初始化程序、实时时钟芯片处理程序、温度传感器芯片处理程序、液晶显示程序、键盘检测与处理程序、闹钟中断以及定时器产生PWM 程序构成。

2.1 系统主程序

系统主程序主要包括系统初始化程序（包括I/O 口初始化、DS12C887 时钟芯片初始化、液晶1602 的初始化、外部中断0 与定时器T0 设置）、按键检测和处理程序、时钟数据的读取与处理程序、温度数据的读取与处理程序、液晶显示程序、闹钟报警的判断和处理程序、PWM 调光处理程序等。程序中设置闹钟标志位Flag_ri,一旦闹钟时间到达，时钟芯片IRQ引脚触发外部中断0,进入中断程序则置Flag_ri=1,用于主程序中闹钟报警的判断与处理。

系统主程序流程图如图10 所示。

图10 主程序流程图

2.2 按键检测和处理程序

按键控制系统由S2~S6五个按键组成，分别为S2时间设置键、S3数值增大键、S4数值减小键、S5闹钟设置键以及S6亮度调节键。S2用于选择需要调整的时钟以及闹钟参数，根据S2按下次数，依次选择秒、分、时、星期、日、月、年，液晶屏上被选参数下方以光标闪烁状态提示，再通过按下S3或S4调整被选参数值的大小，S2按下累积8次时，则退出选择功能并保存当前数据至时钟芯片。S5用于闹钟时间的查看与设置；首次按下S5,1602液晶屏第二行显示已设置的闹钟时间；可通过S2、S3与S4重新设置闹钟时间；再次按下，则退出闹钟查看功能并保存当前设置的闹钟参数至时钟芯片。同时，S3与S4还可独立作为闹钟产生时的取消键与LED灯光的关闭键。S6实现LED灯光亮度的10级调节，每按一次，LED亮度增大一级；当达到亮度最大时，再次按下则关闭LED灯光。每次有按键按下，蜂鸣器都以短''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''滴''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''声提示。按键检测与处理流程图如图11所示。

图11 按键检测与处理流程图

2.3 闹钟中断程序

系统到达设置的闹钟时间，DS12C887 时钟芯片IRQ 引脚输出由高电平变为低电平，作为单片机P3.2 口INT0 中断的申请输入，并可通过读取DS12C887 芯片的C 寄存器来清除IRQ 引脚输出。因此，将外部中断INT0 设置为负跳变沿触发中断，并设置闹钟标志位Flag_ri,闹钟时刻到达时设置Flag_ri=1,用于主程序中的闹钟报警处理。闹钟中断程序如图12 所示。

图12 闹钟中断流程图

2.4 定时器中断程序

为产生调节 LED 灯光亮度的PWM 信号，定时器T0 设置为工作方式0,即13 位计数器定时，最多装载数值为213=8192 个。因为系统晶振采用12MHz,赋值使TH0=（8192-400）/ 32 与 TL0=（8192-400）%32,即可实现400μS 的定时中断。10 次中断（即4mS）作为一个周期，通过调节每个周期内单片机P1.1（该控制口名称定义为LED_PWM）输出的占空比来产生PWM 脉冲信号，以控制PT4115 恒流驱动芯片实现LED 灯的10 级亮度调节。

程序设置对T0 中断次数（即定义为T0_num）进行计数，以便判断一个周期到否；同时判断比较高电平脉冲个数（即定义为scale 值，由调光键S6 按下次数设置）用于实现不同亮度等级的调节。在定时器T0 中断服务程序中，首先T0 重新装入定时为400μ S 的初值；定时器中断次数T0_num 加1,判断一个方波周期到否，若到达，令T0_num 归零，并将P1.1口输出电平置高（即LED_PWM=1）；如果一个方波周期还没到，则与亮度等级scale 值作比较，判断高电平脉冲个数scale 到否，若到达，令P1.1 口输出电平置低（即LED_PWM=0），否则继续保持P1.1 口输出高电平（即LED_PWM=1）；而后中断返回，等待下一次定时中断。

这样，P1.1 口就产生了所需的PWM 调光信号。定时器生成PWM 流程图如图13所示。

图13 定时器生成PWM流程图 实验结果

根据以上设计方案，本文制作了该款基于PWM 调光的多功能LED 台灯。经调试后系统运行稳定可靠，基本可以满足家庭生活的使用要求。系统工作时，最低功率（即LED 熄灭状态）为0.28W;最大功率（即LED 最高亮度状态）约为1.52W;同时，液晶显示时间、日历与温度数据准确，闹钟功能稳定。实物照片如图14 所示。

图 14 实物照片 结论

本文多功能LED 台灯系统采用AT89S51 单片机为控制核心，运用恒流驱动方案与PWM调光技术实现L ED 台灯的多级调光控制，并兼有时间日历、温度检测、液晶显示以及声光闹钟等功能。该系统具有控制电路简单、亮度调节精确、功能丰富、实用便捷等优点，适合于现代家庭的实际需要。可以预见，随着LED 照明技术的不断发展完善，节能高效的LED将在家用照明领域发挥着日益重要的作用。

第三篇：基于PWM调光的智能多功能台灯设计外文翻译

本科毕业设计（外文翻译）

题 目 基于PWM的智能多功能台灯设计 姓 名 韦 洋

专 业 自动化 学 号 201042004 指导教师 曹 卫 锋

郑州科技学院电气工程学院 二○一四年五月

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Intelligent lighting control system

Abstract: Intelligent lighting control system the main aim is to save energy, smart lighting control system with a variety of “pre-set” control mode and control components, at different times on different degrees of illumination for accurate set-up and rational management of energy-saving.This automatic adjustment of the illumination means, take full advantage of the natural outdoor light, only when necessary when the lamp or light to the required brightness, use the least energy to ensure that the required illumination level, energy-saving effect is very clear, usually ranging from more than 30%.Keywords: Intelligent lighting control system bus-type star-shaped structure The advantages of the use of the intelligent lighting control system 1.1 Good energy saving effect Intelligent lighting control system using the main purpose is to save energy, smart lighting control system with a variety of “pre-set” control mode and control components, at different times on different degrees of illumination for accurate set-up and rational management of energy-saving.This automatic adjustment of the illumination means, take full advantage of the natural outdoor light, only when necessary when the lamp or light to the required brightness, use the least energy to ensure that the required illumination level, energy-saving effect is very clear, usually ranging from more than 30%.In addition, the intelligent lighting control system for fluorescent lamp dimming control, etc., due to the use of a fluorescent active tunable filter electronic ballast technology and reduce the harmonic content, to improve the power factor and reduce the low-voltage reactive power loss.外文翻译

1.2 To extend the life span of light source

Light source can not only extend the life savings, but also significantly reduce the workload of lamp replacement, reducing the operating costs of lighting systems, management and maintenance becomes simple.Both the thermal radiation source, or gas discharge light source, voltage fluctuations are a major cause of light damage.Therefore, the effective suppression of the fluctuations in voltage can extend the life of light sources.Intelligent lighting control system can successfully suppress the surge voltage power grid, but also have a voltage limit and the conjugate stream functions of filtering, to avoid over-voltage and under-voltage damage to the light.The use of soft-start and soft turn-off technology, to avoid the impact of current damage to the light.Through this method, the light source to extend the life span of usually 2 to 4 times.1.3 To improve the working environment improve efficiency

Good working environment is to improve the efficiency of a necessary condition.Good design and reasonable choice of light source, lamps and lighting quality control systems, can improve the quality of lighting.Intelligent lighting control system dimming control panel module to replace the traditional lighting of the level switch control is an effective way to control the overall room illumination value, thereby enhancing the uniformity of illumination.At the same time, this control method used in electrical components have also solved the stroboscopic effect, will not create uncomfortable, confused, feeling eyestrain.1.4 To achieve a variety of lighting effects

A wide range of lighting control, the same building can have a variety of artistic effect, for a lot of construction hyperchromic.Modern buildings, lighting is not simply to meet people on the visual effect of light and shade, they should have control of a variety of programs to make buildings more vivid, more artistic, giving a wealth of visual effects and aesthetics.As an example of a project, building the

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exhibition hall, lecture hall, lobby, atrium, etc., if with intelligent lighting control system, according to different times, different uses, different effects, using the corresponding pre-set scene control, can achieve the wealth of artistic effect.1.5 Facilitate the management of maintenance

Intelligent lighting control system for the control of lighting based on the automatic control of modular-based, supplemented by manual control, preset lighting scenes to the parameters stored in the EPROM Digital, these information is very convenient to set up and replaced, so that building lighting management and maintenance easier.1.6 Have a high economic rate of return

Our reference point for the Shanghai region, from energy-saving lights and provincial estimates of the two made a come to this conclusion: with three to five years, the owner can recover the basic intelligent lighting control system to increase the total costs.Intelligent lighting control system can improve the environment and improve employee productivity and reduce maintenance and management costs, but also for the owners to save a substantial amount of costs.Intelligent lighting control system components

We know that the intelligent lighting control system of building control system is onlyone part of the.If you want to focus on the various control systems to the control center to control, then the control system must have the standard communication interface and protocol version.Although such a system integration is feasible in theory, but it is very difficult to put into practice.Thus, in engineering, intelligent management of our building a distributed system, distributed, that is relatively independent of each control subsystem, self-contained, the implementation of specific control, intelligent building management system control subsystem of the relative independence, self-contained, the implementation of specific control, intelligent building management system from the control subsystem is a signal

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collection and monitoring role.At present, the intelligent lighting control system in accordance with sub-network topology, the following two forms, namely, bus and star-shaped structure-based hybrid.Both forms have the characteristics of a number of bus more flexibility, easy expansion, control of relative independence, lower costs;mixed some high reliability, fault diagnosis and rule out the simple, easy access to the agreement, transfer rate higher.Engineering design, we consider the building of intelligent lighting control system as an independent subsystem, use of international standards and agreements of the communication interface text, into the intelligent building management systems.Intelligent lighting control system uses a distributed, distribution-based approach,that is, the dimming control unit is relatively independent, self-contained,non-interfering, through centralized management and information interfaces, and intelligent building management system linked to the achievement of the building control center subsystem of the collection and monitoring of the signal.In short, the intelligent lighting control should be the main system is a centralized management, and the main trunk and information interface components consisting of the regional implementation of the same sample of control and signal networks;its subsystems should be a dimmer by the various types of modules , control panels, illumination detector dynamic and static and dynamic components consisting of detectors, respectively, of the regional implementation of the specific control of different networks, the main system and subsystems, such as between the components through the interface to connect, to achieve data transmission.Intelligent lighting control system and control of the control of the content

A project to control the use of intelligent lighting control system include the following categories: technology office hall, computer center and other important room, lecture hall, such as multi-function hall, exhibition hall, conference center, lobby and courtyard, walkways and elevators, such as the Office of Public site;

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building facade lighting ingeneral and also by the intelligent lighting control systems to control switch signal.Control the content of the term of the Interpretation: 1 clock control Clock management, etc.through the electrical components, to achieve the normal work of regions for the state of lighting in different time control.2 the automatic adjustment control illumination Through each module and illumination dimming dynamic electrical components such as detectors, to achieve under normal conditions in the regions for the normal work of the state of the automatic lighting dimming control, making the region, such as illumination will not be outside with the sunshine factors change, and always maintain the default value in the illumination around.3 control of the regional scene Through each dimmer module and the control panel and other electrical components, to achieve under normal conditions in the regions for the normal work of the state of the scene lighting control switch.4 static and dynamic detection of control Through each dimming modules and electrical components, such as movement detectors, to achieve under normal conditions in the regions for the normal work of the state of the automatic lighting control switch.5 Reduction state of emergency control Through each of the normal lighting control module, such as dimming of the electrical components, to achieve a state of emergency for the normal work of the various districts in the state of lighting and to give up the number of relief, such as dimming control.6 Manual remote control Through the infra-red remote control, to achieve under normal conditions in the regions for the normal work of the state of lighting control and manual control of the regional scene.7 Emergency lighting control Here mainly refers to the control of intelligent lighting control system to the special region by the implementation of the emergency lighting control, including the following two controls: 1 under normal illumination and the automatic adjustment control of the regional scene with the regulation of the normal work of lighting the same manner as the control.2 a state of emergency automatic discharge dimming control, through each of the emergency lighting dimming control module, such as electrical components, to achieve a state of emergency for the regions under a state of emergency lighting dimmers, such as giving up control, so that the accident in the state of emergency lighting to reach

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100%.These are the characteristics of intelligent lighting control systems analysis and office buildings in a specific application in a number of experiences, hoping to play the role of forward, so that the field of technology in the lighting to fully play its role.外文翻译

智能照明控制系统

摘要:智能照明控制系统的主要目的是利用“预先设定的“控制方式和控制元件对照明系统进行优化管理,智能照明控制系统在不同时期,不同程度上的照明进行精确设置和合理的节能管理。这种自动调整的照明方式,充分利用室外的自然光,只在必要时当灯或灯光亮度有特殊要求时,用最少的能源,在确保所需的照明度的前提下,达到理想的节能效果,一般可达30%以上。关键词:智能照明控制系统 总线型 星型结构 利用智能照明控制系统的优势

1.1 良好的节能效果

智能照明控制系统的主要目的是节约能源,智能照明是用“预先设定的“控制模式和控制元件的控制系统,在对不同时间的不同光照度进行准确的设置和合理的节能管理。这种自动调整照明方式,采取充分利用室外的自然光,只在必要时当灯或光所需的亮度有要求时,用最少的能源,以确保所需的照明度,节能效果十分明显,通常是超过30%不等。此外,智能照明荧光灯调光控制灯等,由于使用荧光灯电子镇流器有源可调谐滤波器技术,减少了谐波含量,提高了功率因数,降低了低压无功损耗。

1.2 延长光源寿命

照明光源不仅可以延长使用寿命,而且还大大减少更换灯泡的工作量,减少照明系统的运作成本,使得管理和维修变得简单。无论是热辐射光源或是气体放电光源,电压波动是光损伤的重要原因。因此,有效的制止波动电压可以延长光源的寿命。智能照明控制系统可以成功地抑制电源网络的浪涌电压,但也有限制电压和共轭电流滤波的功能,以避免过电压和欠电压损坏光源。通过使用软启动和使用软关断技术,可以避免损害到光电源。通过这种方法,光源寿命通常可延长为2至4倍。

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1.3 改善工作环境,提高工作效率

良好的工作环境,是提高效率的一个必要条件。良好的设计和光源,灯具和照明质量控制系统的合理选择,可以提高照明质量。智能照明控制系统使用的调光控制面板模块,用以取代传统的液位开关控制照明是一种有效的方式来控制整个房间照度值,从而提高照度均匀性。同时,这种控制方法在电器元件使用,也解决了频闪效应,也不会产生不舒服的,混乱的感觉和眼睛疲劳。

1.4 实现了多种灯光效果

一个广泛的照明控制,同样的建设可以有不同的艺术效果并为建筑增色不少。现代建筑,照明不仅是为了履行对光影的视觉效果,设计师们应该有多种方案的控制,使建筑物更加生动,更加美观,给人一种视觉效果和美学的财富。作为一个工程实例,例如展厅,报告厅,大堂,中庭等,如果能利用智能照明控制系统,对不同时期,不同用途,不同的效果采用相应的预设置场景控制,就可以实现丰富的艺术效果。

1.5 便于维护管理

智能照明控制系统的控制基础为自动照明控制模块,由人工控制为辅,把预置的灯光场景的参数存储在EPROM中,这些信息可以非常方便的设置和更换,使建筑照明管理和维护更加容易。

1.6 具有较高的经济回报率

我们以上海地区为参考,从节能灯和省级这两个估计作出得出这样的结论:三至五年,业主可以恢复基本智能照明控制系统的投资,以后便可以增加收入。智能照明控制系统可改善环境和提高员工的工作生产率和降低维护和管理成本,而且还为业主节省了大量费用。智能照明控制系统组件

我们知道,楼宇控制系统只是智能照明控制系统一个部分。如果你想专注于各种控制系统,控制中心控制,则控制系统必须具有标准通讯接口和协议的版

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本。虽然这样的系统集成在理论上是可行的,但它是非常难以付诸实践。因此,在工程中,我们建立一个分布式系统,所谓分布式,即各控制子系统相对独立的智能化,自我包含具体的控制,智能楼宇管理系统相对独立自足,控制子系统实现具体的控制,从控制子系统的智能化楼宇管理系统的实施是一个信号收集和监测作用。目前,智能照明控制系统按照网拓扑结构可以分为以下两种形式,即总线式和星形结构。这两种形式有更大的灵活性,易于扩展的数量特征,控制的相对独立性,成本低,高可靠性,故障诊断和排除简单,方便的协议,传输速率更高。工程设计中,我们考虑了智能照明控制系统建设作为一个独立的子系统,采用国际标准和协议使用通讯界面文本进入智能建筑管理系统。智能照明控制系统是采用分布式,并以配送为基础的方法,即调光控制单元相对独立,自成体系,互不干扰,通过集中管理和信息接口,智能楼宇管理系统与建筑物的控制子系统实现收集中心和监测信号测功能。总之,智能照明控制应是一个集中管理,由主干线和信息界面部分组成的控制区域执行信号网络,它的子系统,应该是一个由各类调光模块,控制面板,照明探测器动态和静态和动态组件组成的,分别对控制区域的具体实施不同网络,主系统和子系统,如组件之间,通过接口连接,实现数据传输。智能照明控制系统和控制内容的控制

一个项目控制的智能照明控制系统的使用包括以下内容类别:科技办公大厅,计算机中心,报告厅等多功能厅,展览厅,会议中心,大厅和庭院,走廊和电梯等公共现场办公;大厦外墙一般照明并且由智能照明控制系统,以控制开关信号。控制所包含的内容: ①时钟控制 时钟管理,通过电器元件等,以达到在不同的地区正常工作状态的照明时间控制。②自动调整控制照明 通过每个模块和动态调光照明电器元件等作为探测器,在正常条件下实现地区的自动调光控制使该地区照明状态正常工作,如果照明不随外面的阳光因素的变化,并始终保持在默认值照明左右。③控制的区域现场 通过每个调光模块和控制面板和其他电器部件,实现场景灯光控制开关状态正常工作。④静态和动态检测控制 通过每个调光模块和电气元件,如运动,探测器,实现自动照明控制开关状态正常工作。⑤应急控制 通过各种正常的灯光控制模块,如电气调光,组件,实现了各区紧急状态下的照明状正常工作。⑥手动遥控器 透过红外线遥控器,以达到在

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正常条件下对该地区的照明控制状态正常工作和手动控制区域场景。⑦应急照明控制这里主要指智能照明控制系统控制的特殊地区由应急照明控制,包括以下两个控件的实现:(1)在正常照明和区域自动调节控制(2)随着场景的不同,照明控制方式也不同。(3)通过对每个国家的紧急自动调光控制,应急照明调光控制模块,如电器元件,以实现下一个应急照明调光器,A国对地区进入紧急状态,如放弃控制权,从而使在事故应急照明状态达到100%。这是智能照明控制系统的分析和特点,希望能发挥前锋的作用,使技术在照明领域,充分发挥其作用。

第四篇：基于C51单片机和PWM调光的LED台灯设计

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。在实际的应用中，发现LED灯在周边亮度大时依然以同一功率发光，存在电能浪费；在周边亮度小时LED灯不能提供足够和恰当的光度。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。

关键词

LED台灯 光度 PID PWM调光 自动调节

原创性声明

本设计所用到的程序代码和电路均是来自本团队，如没有经过允许，不得复制和转载。

目录

前言··············································4 总体方案设计······································5 硬件设计··········································5 软件设计··········································9 总结·············································12 附录1：作品照片··································13 附录2：程序·······································15

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。

在实际的应用中，发现LED灯在周边亮度大时依然以同一功率发光，存在电能浪费。另外一方面，因为LED的发热量和电流存在正相关的关系，发热影响了LED的寿命，所以在不必要的亮度下也减少了LED的寿命。然而，当LED在周边亮度小时，LED灯不能提供足够和恰当的光度，这样又影响了阅读，造成视觉疲劳。

PWM方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口，在不改变PWM方波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比，从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件，另外ADC的位数尽量高，单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前，单片机先快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM的占空比；若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。

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。

一、总体方案设计

基于C51单片机和PWM调光的LED台灯以STC89C51作为主控芯片，设置了手动控制和自动控制。在手动控制时，分为三档，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

二、硬件设计

硬件设计总体框图如下：

图2.0

1、主控电路： 主控电路采用STC89C51作为主MCU。STC89C51是一款八位，片内有ROM/EPROM的单片机，其硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。这种芯片构成的最小系统简单、实用﹑可靠。用STC89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如下图（图2.1）所示。本设计所选用的晶振为12MHZ，晶振电容为30PF。

图2.1

2、LED驱动

LED的亮度受电流控制，通过控制电流调节LED灯的亮度。利用公式ILtONTI可知，利用调整PWM不同的占空比就可以控制电流的大小。电流通断的变化用NMOS管K2717实现，三极管9014提供驱动K2717的电流，PWM由P2.0输出，低电平有效。如下图（图2.2）所示：

图2.2

2、手动控制

KEY4变化控制的方式，KEY4为自锁按键，按下为手动控制，弹起为自动控制。手动控制时可以分为三档，对应与KEY1~3三个按键。如下图（图2.3）所示：

图2.3

3、自动控制

<1>光敏电阻反馈部分

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。因此，不断采集光敏电阻对地的电压便可以获知台灯周边光强的变化。如下图（图2.4）所示：

图2.4 <2>ADC0809模数转换部分

ADC 0808和ADC 0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。

如下图（图2.4）所示，ADC0809的参考电压设置成5V，时钟信号通过单片机P3.3口利用定时器中断输出。光敏电阻的对地电压从IN3口输入，ADC0809将其转换成数字量后通过OUT1-7输出，以便单片机进一步处理。

图2.5

三、软件设计

1、总体框图

图3.1 8

2、主要程序

<1>按键扫描

不断扫描按键判断是手动控制和自动控制。程序代码：

void keyscan(){

ad();

if(key==1)

//key4松开，a恒为0 ,通过读c的值确定b的值

{

if(c<0.40)

last=0;

else if((c>=0.40)&&(c<2.0))

last=2;

else if((c>=2.0)&&(c<3.0))

last=5;

else if((c>=3.0)&&(c<4.0))

last=7;

else

last=10;

}

if(key==0)

//key4按下，{

if(key1==0)

{

delayms(10);//去抖

if(key1==0)

last=1;

}

if(key2==0)

{

delayms(10);

if(key2==0)

last=6;

}

if(key3==0)

{

delayms(10);

if(key3==0)

last=10;

}

}

}

手动控制 9

<2>AD转换

定时器1产生CLK信号，定时时间为2us,亦即CLK周期为0.4us。程地址为011，即IN3口输入。利用公式getdata*1.0/255*VREV+对数字量进行变化。程序代码如下：

void ad(){

} ST=0;//关闭转换 OE=0;//关闭输出 ST=1;//开启转换 ST=0;//关闭转换 P34=1;//选择通道0 P35=1;P36=0;while(EOC==0);//判断是否转换结束:是则执行以下语句,否则等待 OE=1;//开启数据输出允许

getdata=P0;//将数据取走,存放在变量getdata中

OE=0;//关闭输出

c=getdata*1.0/255*4.85;//电压值转换,5V作为参考电压,分成256 <3>PWM调节

定时器0控制PWM周期和占空比。程序代码如下： void into(void)interrupt 1 { TH0=(65536-500)/256;TL0=(65536-500)%256;

count++;if(count>CIRCLE)

{ count=1;}

if(count<=last)pwm=0;//占空比,使用反相器应为1 else

pwm=1;

四、总结

基于C51单片机和PWM调光的LED台灯以STC89C51作为主控芯片，设置了手动控制和自动控制。在手动控制时，分为三档，输出不同的PWM占空比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的占空比实现了对光度的自动调节。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。

同时，在本次课程设计中，主要有以下体会：

1、对LED的驱动有进一步的了解，明白了如何对LED进行规定电流驱动，并通过输出不同的占空比来调节LED的亮度，从而对LED的耗电进行相应的管理；

2、进一步掌握了AD转换原理以及相关芯片的应用，通过ADC0809对外界的模拟量进行转换。

3、培养了自己的团队意识，能够比较好的和队员就项目进行及时的沟通，在分工和整合方面做的不错。附录1：作品照片

第五篇：智能台灯毕业设计文献综述

关于“智能台灯的设计与开发”的文献综述

一、前言部分

毕业设计是大学四年最后一个阶段特别重要的一个作业，它能让我们将大学四年学习的课本知识联系到具体的应用当中去。它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用，不但能使我们各方面的知识系统化，而且使所学知识实践化。要求我们了解并掌握硬件知识，软件知识，培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力，并锻炼我们调查研究，搜集资料、查阅资料及阅读中、外文文献的能力等，为以后独立工作贡献社会做大学期间最后的准备。

我选择的设计题目是智能台灯的设计与开发。随着智能化时代的到来，智能产品层出不穷，已逐步渗入到人们工作和生活的方方面面。当前，患有近视眼的人数越来越多，我国近视眼发病率尤其突出。由于没有正确使用台灯，当光线变得昏暗时忘记及时打开台灯，或者长时间在高亮度的台灯下工作，久而久之，都会对视力产生一定的影响。虽然市场上已出现了具有调亮功能概念的台灯，但其仍不具备成熟的自动调亮功能。本设计所制作的智能台灯具备手动和自动调节两种模式，同时还加入了人体检测功能，可实现人走灯灭。在保护视力的同时，也为节能环保做出了一份贡献。

二、主题部分

2.1传统台灯与智能台灯的区别

传统的台灯的功能比较单一，主要就是为了实现照明，既不节约也不环保。而智能灯的主要含义是除了智能灯体，还有一个手持智能控制设备，智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力，通过应用程序，功能可以不断扩展。智能灯的核心功能是控制、灯光效果、创作、分享、光与音乐互动、光提升健康和幸福。

2.2智能台灯的发展方向

2.2.1、走向以人为本的科学化照明

智能化灯将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能灯控。以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础，开发更具有科学含量的，以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明。

2.2.2、满足个性化、层次化的照明

智能技术与灯光控制的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求，是使照明从满足一般人的需求到满足个体、个性需求的必不可少的技术手段。这也应该是智能灯的发展方向。

2.2.3、智能技术与新光源及新照明技术的结合，创造崭新的照明文化 智能技术和电子开关等新照明光源和照明技术的结合，将构筑崭新的照明技术平台，其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明，有无限广阔的前景，并且正在创造一种崭新的高技术和高科学思想含量的照明文化。智能化照明的出现是灯具市场的发展趋势。

2.3此款台灯的有关技术知识

本人设计的智能台灯涉及的主要内容有热释电红外传感器技术，PWM脉冲宽度调制技术，模—数转换技术，电子电路技术以及有关的编程知识。

2.3.1热释电红外传感器

它主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出20米范围内人的行动。

菲涅尔透镜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”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

2.3.2 PWM技术

随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。

模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。

模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。

尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重（如老式的家庭立体声设备）和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。

通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。

2.3.3模—数转换

将模拟信号转换成数字信号，称为模数转换（简称a/d转换或adc,analog to digital converter），A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

三、总结部分

该智能台灯可将单片机技术与PWM调光技术模—数转换技术等相结合，实现台灯光强的调节。当人体在台灯感应范围内且环境光线较弱时，台灯会自动打开，且灯光亮度会随环境光线的改变而自动调节，一旦人体离开台灯感应范围后，即红外测距传感器检测不到人时，台灯将在1分钟后自动熄灯。该设计通过亮度的自动调节和人体检测控制台灯开关来达到绿色节能的效果。同时为了提高本设计的适用范围，还加入了手动控制模式，在该模式下，台灯亮度由按键调节，使得该台灯对部分特殊情况也具有较好的适应性。

四、参考文献

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