mcu的智能led灯控制系统设计
LED灯作为绿色照明光源产品，随着时代发展，科技进步，节能环保、健康等意识逐渐与人们的日常生活变得密不可分，也使得家电更加智能化和人性化。因此，本文提出了PWM调光型LED灯设计。?
该设计是以STC89C51单片机为控制核心的集多种功能于一体的智能LED灯。该LED灯实现了光亮度具有手动、自动两种调节方式；硬件设计部分分为单片机控制模块、按键模块、照明模块、光敏模块、LED指示模块等多个部分。单片机主控制芯片选用STC89C51RC，通过按键模块来调整工作模式和LED的亮度，照明模块选用草帽型白光LED，光敏模块选用ADC0809芯片实现对光敏信号的采集，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。
关键词 LED，光度，PWM调光，自动调节
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 系统方案的提出 2
1.3 本次论文的主要安排 3
2 系统方案的选择 4
2.1控制芯片的选择方案 4
2.2照明模块的选择 6
2.3元器件清单及使用方法 8
3 硬件设计 10
3.1 单片机STC89C51芯片简介 10
3.2 LED驱动电路 16
3.3 按键控制电路 17
3.4 LED指示电路 18
3.5自动控制电路 19
3.6遥控电路 20
4 软件设计 21
4.1 Keil C51 21
4.2 Protel99SE 21
4.3 程序流程图 23
5 调试 24
5.1 硬件调试 24
5.2 软件调试 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
/> 6 实物展示 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A：protel99se 原理图 30
1 绪论
LED照明，也被称为固态照明，具有节能，环保，安全可靠等优点。LED照明已经发展成为现在的第三代照明技术，在未来的发展中有可能取代传统的照明方式。LED照明符合现在的节约、环保意识，与政府提出的相关政策和要求协调，并拥有广泛的前景。
LED灯的工作原理是将发光二极管作为光源应用，LED灯的一大功效特征是将电能转换成光能。LED的主要由三部分构成，其一为PN结芯片、其二为电极还有一个便是光学系统。LED在正向偏置的情况下有发光的性能，这是其具有PN结的电学特性，此外，也是一种“场致发光”器件[1]。
随着时代的各种主题的发展，节能意识，环保意识，健康等都是受到广泛的关注，照明在人们的生活中是不可缺少的。在中国，使用的年用电量中，用于照明的电量占总用电量的12％，每年以3.44％增长。据统计，人们患有不同程度的视力问题，由于不正当的手段引起人们用眼近视的人数占总数的30％，因此越来越多的人注意用眼卫生与健康。
本文中主要应用STC89C51作为控制芯片，并应用光敏电阻来检测光照的亮度作用于模数转换芯片最终的输出再作用于单片机，致使PWM调光技术的占空比变化，从而调节LED灯的亮度，在设计中也含有手动控制部分。LED灯的电路简单，发光效率高，一定程度上节约了能源使用，LED灯具的寿命延长了，而且适合人们得生活与阅读。
1.1 课题研究背景
LED灯作为生活电器是千家万户不可缺少的，能源的巨大浪费源于人们经常忘记关灯。在中国，照明消耗的电量要占据年总发电量的12％，现在普通家用灯泡都是手动控制开关包括：白炽灯，荧光灯，节能灯和螺旋节能灯等。当夜幕降临时，人们工作下班之后，使用照明灯则要在黑暗中摸索开关，这种做法非常不便利，而且违反了现如今家电智能化，人性化等策划理论[2]。
LED发光器件是冷光源，无辐射对人体的影响较小。LED灯的寿命可达100000小时，是10倍寿命的荧光灯，100倍寿命的白炽灯。同样的亮度，LED能耗只需灯泡的50％，只需白炽灯的10％。使用LED替代白炽灯或荧光灯现在越来越常见，因为能源的短缺，高关税和环境污染等因素的影响。此外，LED的光谱几近悉数齐集在人眼的可见光频段，最高可达到发光效能的百分之九十，在人们传统方式的照明应用中每秒会发生100?120倍的频闪。LED灯在使用时是将交流电直接转换为直流电，无频闪现象，可以满足用眼健康，所以可以得到“软”的照明环境。
1.1.1国内研究状况
现在我国研究LED灯的主要目标以单个照明设备为主，对各类设备的统计与运行状况方面存在很大的问题，究其原因是因为监控设备的类型多种多样、运行环境也存在差异、数据得不到充分的利用等因素。智能照明拥有安全、可靠、方便等优点因此受到越来越多的关注，其控制着照明仪器的相关设备，它的主要优点包括：亮度调节功能和模式设定等。
1.1.2国外研究状况
1984年首座智能大厦在美国建成标志着智能化成为世界潮流的发展趋势，在建筑中，智能LED灯成为不可缺少的部分，因此控制技术也随之发展起来。传统的控制方式为手动控制，再后来发展到传感器控制、定时器控制等智能控制方式。
如今，智能照明控制系统在国外得到了突飞猛进的发展，管理系统也随之发展，例如C-BUS总线来源于澳大利亚、I-BUS总线来源瑞士公司等。
1.2 系统方案的提出?
经过利用LED照明，可以提升能源使用效率，自动调节发光亮度，保护眼睛，安全健康和智能功能的LED灯更加符合要求。
1.2.1??LED优势?
相较于普通照明，LED照明有以下主要优点[3,4]：?
（1）使用寿命长。白炽灯的发光机理是：上电时，电流过钨丝，产生热量，所以加热钨丝温度上升。钨丝发生老化甚至烧断在长时间加热的状态下。发光二极管的发光原理是根据其特殊的结构，工作时向其加上一个正向偏置电压，则空穴和电子会被分别注射到正极区和负极区，多余的能量是非平衡少数载流子和多数载流子发生在光子辐射的形式转换成光，因为二极管有不断移动的发光载流子，故而才没有老化或烧断出现。
（2）发光效率高。实验结果显示，当LED正常工作时，LED变化为光能需要损耗10%左右的电能，而白炽灯的转换效率仅有LED的7%?8%。
（3）迅速的发光响应速度。10-7?10-9S的响应时间，具有良好的高频特性，脉冲信号可以显示，而以毫秒为响应时间的白炽灯，高频率特性较差。?
（4）发光有较强的方向性，适用于定向照明。?
（5）易控制。
（6）绿色环保。家庭照明应用的荧光灯，在使用时灯内的电阻丝被加热工，容易发生汞或其余种类的重金属污浊。?
（7）使用灵活。由于LED的体积小，所以在使用时占用空间小，又因为LED灯的颜色较多，所以在硬件设计使用时可以用不同的颜色代表不同的功能实现。
（8）尺寸较小，防震动及抗冲性能好。?
基于以上的优点，本文提出LED灯的智能控制方案。
1k电阻
100欧姆电阻
30k电阻
SS8550三极管
30pf电容*2
在电路应用中自锁开关通常起到电源的开关功用，其共有两组常开触点，应用时任选一组常开触点，一个触脚接DC电源插口的电源脚，另外一个触脚接电路的VCC。
2.3.3按键
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 系统方案的提出 2
1.3 本次论文的主要安排 3
2 系统方案的选择 4
2.1控制芯片的选择方案 4
2.2照明模块的选择 6
2.3元器件清单及使用方法 8
3 硬件设计 10
3.1 单片机STC89C51芯片简介 10
3.2 LED驱动电路 16
3.3 按键控制电路 17
3.4 LED指示电路 18
3.5自动控制电路 19
3.6遥控电路 20
4 软件设计 21
4.1 Keil C51 21
4.2 Protel99SE 21
4.3 程序流程图 23
5 调试 24
5.1 硬件调试 24
5.2 软件调试 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
/> 6 实物展示 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A：protel99se 原理图 30
1 绪论
LED照明，也被称为固态照明，具有节能，环保，安全可靠等优点。LED照明已经发展成为现在的第三代照明技术，在未来的发展中有可能取代传统的照明方式。LED照明符合现在的节约、环保意识，与政府提出的相关政策和要求协调，并拥有广泛的前景。
LED灯的工作原理是将发光二极管作为光源应用，LED灯的一大功效特征是将电能转换成光能。LED的主要由三部分构成，其一为PN结芯片、其二为电极还有一个便是光学系统。LED在正向偏置的情况下有发光的性能，这是其具有PN结的电学特性，此外，也是一种“场致发光”器件[1]。
随着时代的各种主题的发展，节能意识，环保意识，健康等都是受到广泛的关注，照明在人们的生活中是不可缺少的。在中国，使用的年用电量中，用于照明的电量占总用电量的12％，每年以3.44％增长。据统计，人们患有不同程度的视力问题，由于不正当的手段引起人们用眼近视的人数占总数的30％，因此越来越多的人注意用眼卫生与健康。
本文中主要应用STC89C51作为控制芯片，并应用光敏电阻来检测光照的亮度作用于模数转换芯片最终的输出再作用于单片机，致使PWM调光技术的占空比变化，从而调节LED灯的亮度，在设计中也含有手动控制部分。LED灯的电路简单，发光效率高，一定程度上节约了能源使用，LED灯具的寿命延长了，而且适合人们得生活与阅读。
1.1 课题研究背景
LED灯作为生活电器是千家万户不可缺少的，能源的巨大浪费源于人们经常忘记关灯。在中国，照明消耗的电量要占据年总发电量的12％，现在普通家用灯泡都是手动控制开关包括：白炽灯，荧光灯，节能灯和螺旋节能灯等。当夜幕降临时，人们工作下班之后，使用照明灯则要在黑暗中摸索开关，这种做法非常不便利，而且违反了现如今家电智能化，人性化等策划理论[2]。
LED发光器件是冷光源，无辐射对人体的影响较小。LED灯的寿命可达100000小时，是10倍寿命的荧光灯，100倍寿命的白炽灯。同样的亮度，LED能耗只需灯泡的50％，只需白炽灯的10％。使用LED替代白炽灯或荧光灯现在越来越常见，因为能源的短缺，高关税和环境污染等因素的影响。此外，LED的光谱几近悉数齐集在人眼的可见光频段，最高可达到发光效能的百分之九十，在人们传统方式的照明应用中每秒会发生100?120倍的频闪。LED灯在使用时是将交流电直接转换为直流电，无频闪现象，可以满足用眼健康，所以可以得到“软”的照明环境。
1.1.1国内研究状况
现在我国研究LED灯的主要目标以单个照明设备为主，对各类设备的统计与运行状况方面存在很大的问题，究其原因是因为监控设备的类型多种多样、运行环境也存在差异、数据得不到充分的利用等因素。智能照明拥有安全、可靠、方便等优点因此受到越来越多的关注，其控制着照明仪器的相关设备，它的主要优点包括：亮度调节功能和模式设定等。
1.1.2国外研究状况
1984年首座智能大厦在美国建成标志着智能化成为世界潮流的发展趋势，在建筑中，智能LED灯成为不可缺少的部分，因此控制技术也随之发展起来。传统的控制方式为手动控制，再后来发展到传感器控制、定时器控制等智能控制方式。
如今，智能照明控制系统在国外得到了突飞猛进的发展，管理系统也随之发展，例如C-BUS总线来源于澳大利亚、I-BUS总线来源瑞士公司等。
1.2 系统方案的提出?
经过利用LED照明，可以提升能源使用效率，自动调节发光亮度，保护眼睛，安全健康和智能功能的LED灯更加符合要求。
1.2.1??LED优势?
相较于普通照明，LED照明有以下主要优点[3,4]：?
（1）使用寿命长。白炽灯的发光机理是：上电时，电流过钨丝，产生热量，所以加热钨丝温度上升。钨丝发生老化甚至烧断在长时间加热的状态下。发光二极管的发光原理是根据其特殊的结构，工作时向其加上一个正向偏置电压，则空穴和电子会被分别注射到正极区和负极区，多余的能量是非平衡少数载流子和多数载流子发生在光子辐射的形式转换成光，因为二极管有不断移动的发光载流子，故而才没有老化或烧断出现。
（2）发光效率高。实验结果显示，当LED正常工作时，LED变化为光能需要损耗10%左右的电能，而白炽灯的转换效率仅有LED的7%?8%。
（3）迅速的发光响应速度。10-7?10-9S的响应时间，具有良好的高频特性，脉冲信号可以显示，而以毫秒为响应时间的白炽灯，高频率特性较差。?
（4）发光有较强的方向性，适用于定向照明。?
（5）易控制。
（6）绿色环保。家庭照明应用的荧光灯，在使用时灯内的电阻丝被加热工，容易发生汞或其余种类的重金属污浊。?
（7）使用灵活。由于LED的体积小，所以在使用时占用空间小，又因为LED灯的颜色较多，所以在硬件设计使用时可以用不同的颜色代表不同的功能实现。
（8）尺寸较小，防震动及抗冲性能好。?
基于以上的优点，本文提出LED灯的智能控制方案。
1k电阻
100欧姆电阻
30k电阻
SS8550三极管
30pf电容*2
在电路应用中自锁开关通常起到电源的开关功用，其共有两组常开触点，应用时任选一组常开触点，一个触脚接DC电源插口的电源脚，另外一个触脚接电路的VCC。
2.3.3按键
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