单按键多模态照明灯控制器设计(附件)【字数：12955】
摘 要随着生活水平的逐步提高，人们越来越向往高质量生活，对照明功能也不断提出了新要求。因此，适用于各种场合的照明控制器应运而生。在照明发展进程中，各种光源先后出现，面对能源紧张的局面，以节能环保著称的LED在逐渐占据主导地位。本文针对电压为12V的LED设计了一个多功能控制器。本课题目的是为改进台灯设计了一套单按键多模态照明灯控制器, 其可以只通过一个按键来控制照明灯的开关和亮度等工作状态。为按键设定不同的工作模式，由CPU读取按键输入状态，通过STC12C5A60S2芯片的端口输出PWM波控制LED灯。本控制器由电源模块、按键输入模块、单片机模块、LED控制模块和LED执行模块五部分组成，结构简单。经过调试检测，本人设计的控制器可以实现对LED灯源进行多种工作模式转换。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究目的及意义 1
1.2 照明的发展史 1
1.2.1 古代照明 1
1.2.2 近代照明 2
1.2.3 现代照明 2
1.3课题研究的内容 2
1.4 设计思路 3
1.5论文结构及工作安排 3
第二章 台灯系统的优化 4
2.1 系统结构介绍 4
2.2 LED的基本结构 4
2.3 LED特点 5
2.4 LED灯用途 6
2.5本章小结 7
第三章 硬件电路设计 8
3.1 单片机模块 8
3.2 按键模块 10
3.2.1 按键选型 10
3.2.2 按键抖动 10
3.2.3 按键消抖 11
3.3 LED灯执行电路 12
3.3.1 LED执行电路设计方案 12
3.3.2 电源的选型 14
3.3.3 LED灯泡的选型 15
3.4本章小结 16
第四章 软件编程设计 17
4.1 PWM调光原理 17
4.2 LED灯的亮度调整 17
4.3 按键的识别 18< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.5本章小结 18
第五章 实验与调试 19
5.1 按键检测实验 19
5.2 焊接调试 21
5.3本章小结 22
第六章 总结与展望 23
6.1总结 23
6.2展望 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 28
附录B 33
第一章 绪论
1.1课题研究目的及意义
在我国经济高速发展的今天，能源消耗也越来越大，面对逐渐紧张的能源危机，传统化石能源的枯竭，节能环保和可持续发展的发展方式受到越来越多的关注。而LED具有的光效率高、功率损耗低、使用寿命长、安全和性能稳定等优点外，还具有环保、节能体积小等优点[1]。LED的诸多优点让其得到了快速发展，并成为了照明行业的第四代照明系统。
如今，社会需求的变化一直在推动LED技术的进步，中国作为世界性强国，从技术落后到迈入科技前沿只用了短短的二三十年。不仅仅是中国，还有部分国家及地区为推动LED发展，各自采取了不同扶持计划与策略[2]，发展计划表如表11所示。由于土地广阔，人口众多，经济更是层次发展，导致了为满足不同人不同场合的需求，LED的从业员不断革新技术，使得我国LED技术实现弯道超车[3]。
表11 部分国家及地区LED发展计划表
国家及地区
发展计划名称
美国
二十一世纪照明研究发展计划
日本
国家半导体照明研究计划
欧盟
LED彩虹计划
中国
国家半导体照明工程
随着生活水平的提高，人们对高质量生活的追求逐渐强烈。通常，人们晚上回到家开灯的那一会儿，猛然出现的光亮会使眼睛有不适感，可以逐渐变亮的LED灯将会是用户最好的选择。更有甚者喜欢夜间不关灯睡觉，过于刺眼的白炽灯就不合适了，而LED灯完全可以调出微微的亮光来，满足自己的需求的同时，不会影响到他人。随着LED的控制越来越趋向智能化， LED灯便于控制的优点也会越来越突出，它将更加贴近人们的生活[4]。
1.2 照明的发展史
人类的照明历史已有了数万年，在人类初期，大家主要依靠自然光和自然火照明，遵照大自然规律，在天亮时开始工作，到了黑夜就休息。大约在6000年前，油灯出现在人们的生活中，打破了长夜的幽暗。直到100多年前，人们才发明了电灯。当代，LED灯的出现使照明领域发生了巨大的变化[5]。
1.2.1 古代照明
在远古人类的生活中，太阳、月亮及星辰是人类最早使用的自然光源。白天，太阳为人类提供温暖和光明，在黑夜，月亮和星辰给人以光亮。人类社会初期，狩猎是人们赖以生存的主要方式，而在当时的狩猎过程中，没有人可以避免寒冷和黑暗这些难题。随后，出现了天燃火，但天燃火主要是一些火山熔岩火、电闪雷击引起的火等等，它们的突然出现不仅造成破坏，引人恐惧、敬畏，还难以保存。直到保存火种的出现才改善了这一现状，人类才开始告别了茹毛饮血的时代，学会了从火中取暖，用火烧烤食物，用火照明等健康的生活方式[6]。
1.2.2 近代照明
近代照明起源于西方。火炬、石灯、蜡烛、煤油灯等照明用具陆续出现在西方人的生活中[7]。由于第二次工业革命的爆发，照明技术发生了巨大的变化。19世纪，初期英国人戴维发现了电弧到40年代电弧灯的出现，再到70年代大型场合正式使用电弧灯，电气照明技术得到了快速的发展。同期，人们也在研制白炽灯，但早期的白炽灯寿命太短，无法有效的推广，直到80年代，爱迪生大大延长了碳丝灯丝白炽灯的寿命，才使得白炽灯正式迈入普通家庭。1909年，柯里奇将钨丝作为灯泡的灯丝，它是性能极佳的灯丝材料。钨丝的使用是照明技术发展史上的一座里程碑，极大地促进了电气照明工业的发展，标志着电气照明技术进入了新篇章[8]。
1.2.3 现代照明
随着电气照明技术的不断发展，各种人造光源层出不穷，卤钨灯、荧光灯、发光二极管等照明灯的先后出现，极大的丰富了人们的生活。其中，LED灯以健康、节能、环保等优点被世界公认，得到了飞速普及，其已经融入到人们生活的方方面面。除此之外，与白炽灯、卤素灯相比，它还有便于控制以及调光、调色的优势，具有非常广阔的发展前景[9]。进入21世纪以后，LED照明技术的应用越来越成熟，由LED构成的新型光源正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统人造光源[10]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究目的及意义 1
1.2 照明的发展史 1
1.2.1 古代照明 1
1.2.2 近代照明 2
1.2.3 现代照明 2
1.3课题研究的内容 2
1.4 设计思路 3
1.5论文结构及工作安排 3
第二章 台灯系统的优化 4
2.1 系统结构介绍 4
2.2 LED的基本结构 4
2.3 LED特点 5
2.4 LED灯用途 6
2.5本章小结 7
第三章 硬件电路设计 8
3.1 单片机模块 8
3.2 按键模块 10
3.2.1 按键选型 10
3.2.2 按键抖动 10
3.2.3 按键消抖 11
3.3 LED灯执行电路 12
3.3.1 LED执行电路设计方案 12
3.3.2 电源的选型 14
3.3.3 LED灯泡的选型 15
3.4本章小结 16
第四章 软件编程设计 17
4.1 PWM调光原理 17
4.2 LED灯的亮度调整 17
4.3 按键的识别 18< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.5本章小结 18
第五章 实验与调试 19
5.1 按键检测实验 19
5.2 焊接调试 21
5.3本章小结 22
第六章 总结与展望 23
6.1总结 23
6.2展望 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A 28
附录B 33
第一章 绪论
1.1课题研究目的及意义
在我国经济高速发展的今天，能源消耗也越来越大，面对逐渐紧张的能源危机，传统化石能源的枯竭，节能环保和可持续发展的发展方式受到越来越多的关注。而LED具有的光效率高、功率损耗低、使用寿命长、安全和性能稳定等优点外，还具有环保、节能体积小等优点[1]。LED的诸多优点让其得到了快速发展，并成为了照明行业的第四代照明系统。
如今，社会需求的变化一直在推动LED技术的进步，中国作为世界性强国，从技术落后到迈入科技前沿只用了短短的二三十年。不仅仅是中国，还有部分国家及地区为推动LED发展，各自采取了不同扶持计划与策略[2]，发展计划表如表11所示。由于土地广阔，人口众多，经济更是层次发展，导致了为满足不同人不同场合的需求，LED的从业员不断革新技术，使得我国LED技术实现弯道超车[3]。
表11 部分国家及地区LED发展计划表
国家及地区
发展计划名称
美国
二十一世纪照明研究发展计划
日本
国家半导体照明研究计划
欧盟
LED彩虹计划
中国
国家半导体照明工程
随着生活水平的提高，人们对高质量生活的追求逐渐强烈。通常，人们晚上回到家开灯的那一会儿，猛然出现的光亮会使眼睛有不适感，可以逐渐变亮的LED灯将会是用户最好的选择。更有甚者喜欢夜间不关灯睡觉，过于刺眼的白炽灯就不合适了，而LED灯完全可以调出微微的亮光来，满足自己的需求的同时，不会影响到他人。随着LED的控制越来越趋向智能化， LED灯便于控制的优点也会越来越突出，它将更加贴近人们的生活[4]。
1.2 照明的发展史
人类的照明历史已有了数万年，在人类初期，大家主要依靠自然光和自然火照明，遵照大自然规律，在天亮时开始工作，到了黑夜就休息。大约在6000年前，油灯出现在人们的生活中，打破了长夜的幽暗。直到100多年前，人们才发明了电灯。当代，LED灯的出现使照明领域发生了巨大的变化[5]。
1.2.1 古代照明
在远古人类的生活中，太阳、月亮及星辰是人类最早使用的自然光源。白天，太阳为人类提供温暖和光明，在黑夜，月亮和星辰给人以光亮。人类社会初期，狩猎是人们赖以生存的主要方式，而在当时的狩猎过程中，没有人可以避免寒冷和黑暗这些难题。随后，出现了天燃火，但天燃火主要是一些火山熔岩火、电闪雷击引起的火等等，它们的突然出现不仅造成破坏，引人恐惧、敬畏，还难以保存。直到保存火种的出现才改善了这一现状，人类才开始告别了茹毛饮血的时代，学会了从火中取暖，用火烧烤食物，用火照明等健康的生活方式[6]。
1.2.2 近代照明
近代照明起源于西方。火炬、石灯、蜡烛、煤油灯等照明用具陆续出现在西方人的生活中[7]。由于第二次工业革命的爆发，照明技术发生了巨大的变化。19世纪，初期英国人戴维发现了电弧到40年代电弧灯的出现，再到70年代大型场合正式使用电弧灯，电气照明技术得到了快速的发展。同期，人们也在研制白炽灯，但早期的白炽灯寿命太短，无法有效的推广，直到80年代，爱迪生大大延长了碳丝灯丝白炽灯的寿命，才使得白炽灯正式迈入普通家庭。1909年，柯里奇将钨丝作为灯泡的灯丝，它是性能极佳的灯丝材料。钨丝的使用是照明技术发展史上的一座里程碑，极大地促进了电气照明工业的发展，标志着电气照明技术进入了新篇章[8]。
1.2.3 现代照明
随着电气照明技术的不断发展，各种人造光源层出不穷，卤钨灯、荧光灯、发光二极管等照明灯的先后出现，极大的丰富了人们的生活。其中，LED灯以健康、节能、环保等优点被世界公认，得到了飞速普及，其已经融入到人们生活的方方面面。除此之外，与白炽灯、卤素灯相比，它还有便于控制以及调光、调色的优势，具有非常广阔的发展前景[9]。进入21世纪以后，LED照明技术的应用越来越成熟，由LED构成的新型光源正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统人造光源[10]。
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