科技学院
《智能仪器》课程设计报
告
学 院:_电气与信息工程学院_ 专业班级: 测控0902班 学生: 学号:
设计地点（单位）________I512______ __ ________ __ 设计题目:___________LED调光器设计_____________________ 完成日期： 年 月 日
指导教师评语: ______________________ _________________
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成绩（五级记分制）:______ __________
指导教师（签字）:________ ________
摘 要
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。但在实际中发现LED灯功能单一，不能实现灯的亮度手动和自动控制，且不能随着环境光的变化而变化，造成能源的浪费。本文介绍了以高性能的STC12C5A60S2单片机为控制核心，利用单片机的PWM口产生的占空比LED进行光度的手动和自动调节。通过光敏电阻对环境光度进行AD采集，达到LED灯亮度随环境自动变化。
关键词：LED STC12C5A60S2单片机 PWM 占空比 AD采集
目 录
摘要 ...................................................................... 1 1 绪论 .................................................................... 3 1.1 研究LED调光的目的及意义 ......................................... 3 1.2 本课题设计容及要求 ............................................... 3 2 LED调光系统总体设计 .................................................... 4 2.1 总体方案设计 ..................................................... 4 3 系统硬件设计 ............................................................ 4 3.1 单片机最小系统 ................................................... 4 3.2 LED驱动电路 ..................................................... 7 3.3 按键电路 ......................................................... 8 4 系统软件设计 ............................................................ 9 4.1 软件总体设计 ..................................................... 9 4.2 手动调光程序设计 ................................................ 10 4.3 自动调光程序设计 ................................................ 10 4.4 AD采集程序 ..................................................... 11 4.5 按键程序设计 .................................................... 11 5 总结 ................................................................... 13 参考文献 ................................................................. 14 致 ....................................................................... 15 附录1 系统电路图 ........................................................ 16 附录2 程序清单 .......................................................... 17
1 绪论
1.1 研究LED调光的目的及意义
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。
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；且实际的应用中，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。
而且部分LED灯功能单一，缺少亮度调节、手动控制、自动控制，通过环境变化改变自身亮度等功能。为解决当前问题，研究一个好的LED调光系统意义重大。
1.2 本课题设计容及要求
本次课题设计的目标是，在了解当前LED现有功能的基础上，利用单片机设计一个LED调光系统，该系统能够调节LED灯的亮度，且满足一定的精度要求。因此，本课题研究设计容概括如下：
1.基本功能
1）采用脉宽调制（PWM）对LED进行调光； 2）按给定时间-输出功率曲线自动调整LED亮度； 3）按键选择手动/自动调光方式；
4）4位数码管显示LED光源的相对亮度（0.0～100.0%）； 5）具有电源开关、电源指示灯、复位等功能。 2. 扩展功能
1）实现光敏自动调光，根据室的光照变化，自动改变LED光源的亮度； 2）对采集的光照数据进行处理，利用3σ准则剔除粗大误差，设计算术平均数字滤波器；
3）手动遥控调光功能。
2 LED调光系统总体设计
2.1 总体方案设计
LED调光系统应主要包括称光敏采集、AD转换、单片机数据处理及控制、PWM控制、按键操作等部分。其系统组成如图2.1所示。在系统中，设置了手动调光和自动调光。在手动调光时，分为十档，每一档对应一个占空比对LED的电流进行控制，从而对LED的亮度进行调节。自动调光时，在一个子函数里调用控制LED亮度函数，再通过循环和延时实现一个简易的LED亮度的变化。光敏电阻采集的信号换成电信号送到线性放大器放大，经过 A/D转换送入单片机，再经数据处理后，反馈给LED灯改变其亮度，数码管则显示当前与光敏电阻串联10K电阻的电压值。
该调光系统是由硬件和软件两部分组成。硬件主要包括单片机最小系统、LED驱动电路、按键电路、数码管显示电路、LED显示电路等部分；软件部分主要包括系统初始化子程序、手动控制子程序、自动控制子程序、AD采集及处理子程序、定时及中断子程序等，其软件采用模块化设计思想，可使程序设计思路清晰，便于调试。
图2.1系统组成框图
3 系统硬件设计
3.1 单片机最小系统
本系统采用新一代的8051单片机——STC12C5A60S2，由国宏晶科技生产，其指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。部集成MAX810专用复位电路，其工作电压围是3.5V~5.5V。STC12C5A60S2有60KB的用户应用程序空间，256B的RAM和1024B的XRAM。能满足程序代码的需求和缓冲区定义的需求。另外与程序存储空间独立的一片闪存区域，可在应用编程中作EEPROM使用。STC12C5A60S2有双UART以及ISP串口，串口资源足够系统使用。另外通过宏晶科技提供的软件，使用UART可很容易地实现程序下载。STC12C5A60S2有36个通用I/O口，大部分可位控，并且有强推挽输出的能力，足够系统使用。还拥有4个16bit定时器和一个独立的波特率发生器，另外还有两个PCA模块，能获得丰富的定时器资源。STC12C5A60S2有PDIP-40封装的芯片，易于快速进入
基于某单片机地LED调光器地设计
