基于51單片機(jī)的PWM調(diào)光燈設(shè)計(jì)

何奕飛

【摘要】該設(shè)計(jì)是以STC89C51RC單片機(jī)為控制核心的集多種功能于一體的智能LED臺(tái)燈。該臺(tái)燈實(shí)現(xiàn)了光亮度具有手動(dòng)、自動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式;具有呼吸模式功能，還具有紅外遙控功能。硬件設(shè)計(jì)部分分為單片機(jī)控制模塊、按鍵模塊、照明模塊、光敏模塊、LED指示模塊、遙控模塊等多個(gè)部分。單片機(jī)主控制芯片選用STC89C51RC，LED指示模塊選用三種不同顏色的小LED來(lái)指示不同的工作模式，通過(guò)按鍵模塊來(lái)調(diào)整工作模式和LED的亮度，照明模塊選用12草帽型白光LED，光敏模塊選用ADC0809芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)光敏信號(hào)的采集，并利用PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)LED進(jìn)行光度的自動(dòng)調(diào)節(jié)?？梢酝ㄟ^(guò)紅外遙控遠(yuǎn)距離無(wú)線遙控，通過(guò)單片機(jī)C語(yǔ)言編程進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，綜合實(shí)現(xiàn)了全部控制功能。

【關(guān)鍵詞】51單片機(jī);PWM調(diào)光;自動(dòng)調(diào)節(jié)

一、硬件設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)STC89C51芯片。STC89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。

2、LED驅(qū)動(dòng)電路。常見的三極管為9012、s8550、9013、s8050.單片機(jī)應(yīng)用電路中三極管主要的作用就是開關(guān)作用。其中9012與8550為pnp型三極管，可以通用。其中9013與8050為npn型三極管，可以通用。

3、按鍵控制電路

單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè)I/O 口上只接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定;而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O少。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要這里選用了獨(dú)立式鍵盤接法。

4、自動(dòng)控制電路。本設(shè)計(jì)利用光敏阻值的變化與電阻進(jìn)行分壓，得到的電壓值給ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)10k可調(diào)電阻可以實(shí)現(xiàn)光線限值的調(diào)節(jié)。最終將信號(hào)給單片機(jī)處理。

5、光敏電路。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器;入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。

6、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換。ADC 0808是CMOS器件，不僅包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。DC0809的參考電壓設(shè)置成5V，時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)單片機(jī)P3.3口利用定時(shí)器中斷輸出。光敏電阻的對(duì)地電壓從IN0口輸入， ADC0809將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后通過(guò)OUT1-7輸出，以便單片機(jī)進(jìn)一步處理。

7、遙控電路。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波;紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。

二、程序流程圖

三、結(jié)束語(yǔ)

基于C51單片機(jī)的PWM調(diào)光臺(tái)燈以STC89C51作為主控芯片，設(shè)置了手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和呼吸模式。在手動(dòng)控制時(shí)，分為十個(gè)檔，輸出不同的PWM占空比實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的手動(dòng)調(diào)節(jié)。在自動(dòng)控制時(shí)，通過(guò)ADC0809模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片不斷檢驗(yàn)光敏電阻的電壓來(lái)間接測(cè)量感應(yīng)光度，將電壓和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對(duì)比，調(diào)整PWM的占空比實(shí)現(xiàn)了對(duì)光度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。該LED臺(tái)燈電路簡(jiǎn)單，很大程度上節(jié)省電能，延長(zhǎng)LED燈壽命，適宜閱讀。呼吸模式可以用于小夜燈。增加了遙控功能，更加方便使用。