光敏电阻的照明灯控制系统的设计
光敏电阻的照明灯控制系统的设计[20200131184847]
摘要
随着信息技术的飞速发展和社会的不断进步，人们都市生活的迅速发展，新型半导体材料LED照明应用得到普及，人们对 LED 照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高。灯饰除了有普遍的照明作用之外，还有广泛的工业用途。针对普通的LED光源存在光谱不全这个问题，本文设计了一套小型智能灯系统，它是基于光敏电阻的照明系统，主要的功能是用光照强度来调节LED灯的亮度，就是通过光敏电阻接收到的外界不同的照度来控制LED灯不同的亮度，也就是说，本设计通过环境光照度的强弱对LED灯进行控制，而且可以自动变换，使生活和工业生产更加现代化和节能环保。这个设计的核心在于单片机控制模块，光敏电阻通过外界照度的不同产生不同大小的电信号，本设计先根据电信号的大小规定好对应的数字信号，这样单片机就可以根据输入的数值信号发出红绿黄三路通路/截止的命令，达到辨色的目的，判断光强度做好防护，并且可从液晶屏上读出光照强度，调控LED光强,这样的设备在温棚、禽舍、晒相、电路板生产等方面都得到广泛的应用。
摘要 3
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】LED(发光二极管)光敏电阻单片机液晶显示屏
一、引言 5
二、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的硬件设计 6
(一)设计要求 6
(二)设计方案 6
（三）整体电路原理框架 6
（四）电源设计 7
（五）控制电路 7
（六） STC12C5A60S2单片机的特点功能及最小系统组成部分 8
（七） 信号采集电路 9
（八） LCD显示电路 10
三、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的软件设计 11
（一）程序流程框图 11
(二) 信号采集程序框图 12
（三）显示屏程序框图 12
(四) 仿真设计..................................................... ...14
四、 结论 13
五、致谢 16
六、参考文献 17
七、附录 18
附录(一) 18
附录（二） 18
一、引言
随着信息技术的快速发展和社会的不断进步，人们对生活水平的要求日益完善。对能源的利用率要求更高，因此新型半导体材料LED照明应用得到普及，人们对LED照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高。照明灯除了有普通的照明作用之外，还有广泛的工业用途。本文是通过一个小型智能灯，它是基于单片机控制模板对它进行进一步研究。光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光敏传感器检测光的方式类似于人的眼睛，在工业照明，消费电子，汽车应用案例中，光敏电阻器的应用是最常见的。它们通常是用在光电开关以及光电控制模块上面，为节能或提供额外光线补偿。最为常见的应用环境光传感器是启动和关闭路灯，夜灯，和其他室外照明。
本设计主要采用光敏电阻来完成照明灯的控制系统的设计。通过光敏电阻接收到的外界不同的光强度，然后根据显示的光照度来自动调控或模拟来调控相结合控制照明灯的亮度。
(1)采集信号部分——光敏电阻光电转化电路
(2) 控制电路部分——单片机
(3)照明电路部分——大功率LED
(4)指示电路部分——红绿黄指示灯被选择亮，LCD液晶显示屏显示读数
通过单片机实现LED控制模板，根据外界的光源强度的变化，控制模板的光敏电阻（LXD5537）会产生不同的电信号，这些信号就会输入进单片机里。单片机是控制模板的核心，它用来完成模板上的模数转换，选择颜色显示，PWM调控等功能。PWM调光亮度是本设计的关键。首先我初步设想，先确定光敏电阻在光源最强和最暗的两种情况下输出的电流信号和电压信号并在显示屏上显示然后按规定的数字信号经过单片机编程发出RGB三路通路/截止的命令以便了解目前所选光偏于哪种颜色，来调节LED的亮度对植物产生效益。
基于光敏电阻的照明灯设计系统包括电源电路、A/D转换电路、负载LED发光电路、PWM调光电路。主要电路部分是LED驱动电路和PWM调光，里面包括关于压降的元器件电路，我将用CL6808LED驱动芯片来驱动大功率LED：我在编程前测试光敏电阻在强光、弱光、无光的情况下显示明显的电流值，待模板转换后，再将他们对应的数字信号通过单片机，控制LED的RGB三路各自的通断。
我主要通过信息研究法和实验研究法。信息研究就是通过信息收集、传递。加工获得所要研究的问题的知识，便于达到预定的目标，而实验法就是通过手动或控制研究对象来发现与事物的预先结果是否一致的科学手段，两者相辅相成。
二、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的硬件设计
(一)设计要求
本论文基于光敏电阻，设计了一个照明灯控制系统，本系统如明朗的晴天中午太阳光照在光敏电阻上时，光敏电阻的阻值最小，此时红灯亮：夜晚时，光敏电阻阻值最大，此时黄灯亮：除此之外照明灯发出路灯亮。
基于以上设计要求我们采用STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，直接从P1.0输入光敏电阻的模拟信号，通过单片机内部的AD转换并选择，从而达到在不同光照度下选择不同颜色灯亮的目的。
(二)设计方案
本设计由于考虑到追求最好的方案设计效果,所以最终依然使用宏晶STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，但增添PWM（脉宽调制功能）和液晶输出，随着照度的不同，不但有不同颜色的LED发光，而且亮度能够自动调节，还会显示当前照度值，并有锁存功能。
此方案不仅,材料普通，成本底，功能完善, 而且工作稳定, 因为本方案使用PWM脉冲调制来固定LED的工作信号，这样就不会因为外界的光照不均匀发生混乱现象。
（三）整体电路原理框架
根据本设计要求基于光敏电阻为前提的本设计采用的电路原理框架图如下图1所示。
图1.基于光敏电阻的照明灯控制系统原理框图
（四）电源设计
本次设计我选用的降压稳压部分是由三级稳压管7805、电解电容和普通电容组成，将9v—6v转换成稳压的5v，升压稳压部分是将6v—9v转换成12v给LED驱动器供电，为电灯控制电路提供工作电压，电路图如下。
图2 电源电路
（五）控制电路
控制电路主要由STC12C5A60S2单片机来完成，根据硬件来说，主要分输入、输出两部分，输入主要有信号采集电路，经过单片机内部的数据转换，然后把信号输出，输出包括红绿黄指示灯的开启选择，显示屏的显示照度、脉宽调制控制照明灯的亮度，如下图3：
图3 控制电路线路图
（六） STC12C5A60S2单片机的特点功能及最小系统组成部分
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶技术生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用的复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
图4 STC12C5A60S2单片机的引脚图
由于控制电路中STC12C5A60S2单片机为其核心，所以我们要对其深入了解，所以本设计设计了STC12C5A60S2单片机最小系统线路图如下。
图5 STC12C5A60S2单片机最小系统线路图
（1）电源电路：向单片机供电（第40脚接Vcc，第20脚接GND）。
（2）时钟电路：单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度（第18、19脚接晶振）。要让单片机工作起来，就得满足单片机最小硬件电路组成：
（3）复位电路： 确定单片机的起始状态，完成单片机的启动过程（第9脚RST/VPD）。
另外，第31脚EX-LVD作下载程序只用。
（七） 信号采集电路
在信号采集方面，我选用了光敏电阻和电位器来构成信号采集电路，如图6所示。
由于光敏电阻在黑夜里阻值无限大，在灯亮处阻值较小，所以，在电位器的阻值固定下来的时候，根据光敏电阻的阻值随着外界光源照度的提高而减小，P1.1出的电压就会改变，这样就能得到变化的输入信号了。
图6信号采集电路
（八） LCD显示电路
本设计用的是LCD1602液晶，LCD1602一共有16个脚，如图7所示。其主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.5—5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；
图7 LCD1602字符型液晶显示器引脚图
LCD1602的实际电路连线如图8所示。在单片机的输出端P01-P07均用于连接LCD1602显示屏，为了避免电流太大，烧坏显示屏，我串上排阻，已达到分压降流的目的。排阻之后还有一块芯片，是拿来锁存数据之用的。
摘要
随着信息技术的飞速发展和社会的不断进步，人们都市生活的迅速发展，新型半导体材料LED照明应用得到普及，人们对 LED 照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高。灯饰除了有普遍的照明作用之外，还有广泛的工业用途。针对普通的LED光源存在光谱不全这个问题，本文设计了一套小型智能灯系统，它是基于光敏电阻的照明系统，主要的功能是用光照强度来调节LED灯的亮度，就是通过光敏电阻接收到的外界不同的照度来控制LED灯不同的亮度，也就是说，本设计通过环境光照度的强弱对LED灯进行控制，而且可以自动变换，使生活和工业生产更加现代化和节能环保。这个设计的核心在于单片机控制模块，光敏电阻通过外界照度的不同产生不同大小的电信号，本设计先根据电信号的大小规定好对应的数字信号，这样单片机就可以根据输入的数值信号发出红绿黄三路通路/截止的命令，达到辨色的目的，判断光强度做好防护，并且可从液晶屏上读出光照强度，调控LED光强,这样的设备在温棚、禽舍、晒相、电路板生产等方面都得到广泛的应用。
摘要 3
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】LED(发光二极管)光敏电阻单片机液晶显示屏
一、引言 5
二、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的硬件设计 6
(一)设计要求 6
(二)设计方案 6
（三）整体电路原理框架 6
（四）电源设计 7
（五）控制电路 7
（六） STC12C5A60S2单片机的特点功能及最小系统组成部分 8
（七） 信号采集电路 9
（八） LCD显示电路 10
三、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的软件设计 11
（一）程序流程框图 11
(二) 信号采集程序框图 12
（三）显示屏程序框图 12
(四) 仿真设计..................................................... ...14
四、 结论 13
五、致谢 16
六、参考文献 17
七、附录 18
附录(一) 18
附录（二） 18
一、引言
随着信息技术的快速发展和社会的不断进步，人们对生活水平的要求日益完善。对能源的利用率要求更高，因此新型半导体材料LED照明应用得到普及，人们对LED照明的高效控制和功能多样化的要求也不断提高。照明灯除了有普通的照明作用之外，还有广泛的工业用途。本文是通过一个小型智能灯，它是基于单片机控制模板对它进行进一步研究。光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光敏传感器检测光的方式类似于人的眼睛，在工业照明，消费电子，汽车应用案例中，光敏电阻器的应用是最常见的。它们通常是用在光电开关以及光电控制模块上面，为节能或提供额外光线补偿。最为常见的应用环境光传感器是启动和关闭路灯，夜灯，和其他室外照明。
本设计主要采用光敏电阻来完成照明灯的控制系统的设计。通过光敏电阻接收到的外界不同的光强度，然后根据显示的光照度来自动调控或模拟来调控相结合控制照明灯的亮度。
(1)采集信号部分——光敏电阻光电转化电路
(2) 控制电路部分——单片机
(3)照明电路部分——大功率LED
(4)指示电路部分——红绿黄指示灯被选择亮，LCD液晶显示屏显示读数
通过单片机实现LED控制模板，根据外界的光源强度的变化，控制模板的光敏电阻（LXD5537）会产生不同的电信号，这些信号就会输入进单片机里。单片机是控制模板的核心，它用来完成模板上的模数转换，选择颜色显示，PWM调控等功能。PWM调光亮度是本设计的关键。首先我初步设想，先确定光敏电阻在光源最强和最暗的两种情况下输出的电流信号和电压信号并在显示屏上显示然后按规定的数字信号经过单片机编程发出RGB三路通路/截止的命令以便了解目前所选光偏于哪种颜色，来调节LED的亮度对植物产生效益。
基于光敏电阻的照明灯设计系统包括电源电路、A/D转换电路、负载LED发光电路、PWM调光电路。主要电路部分是LED驱动电路和PWM调光，里面包括关于压降的元器件电路，我将用CL6808LED驱动芯片来驱动大功率LED：我在编程前测试光敏电阻在强光、弱光、无光的情况下显示明显的电流值，待模板转换后，再将他们对应的数字信号通过单片机，控制LED的RGB三路各自的通断。
我主要通过信息研究法和实验研究法。信息研究就是通过信息收集、传递。加工获得所要研究的问题的知识，便于达到预定的目标，而实验法就是通过手动或控制研究对象来发现与事物的预先结果是否一致的科学手段，两者相辅相成。
二、 基于光敏电阻的照明灯控制系统的硬件设计
(一)设计要求
本论文基于光敏电阻，设计了一个照明灯控制系统，本系统如明朗的晴天中午太阳光照在光敏电阻上时，光敏电阻的阻值最小，此时红灯亮：夜晚时，光敏电阻阻值最大，此时黄灯亮：除此之外照明灯发出路灯亮。
基于以上设计要求我们采用STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，直接从P1.0输入光敏电阻的模拟信号，通过单片机内部的AD转换并选择，从而达到在不同光照度下选择不同颜色灯亮的目的。
(二)设计方案
本设计由于考虑到追求最好的方案设计效果,所以最终依然使用宏晶STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，但增添PWM（脉宽调制功能）和液晶输出，随着照度的不同，不但有不同颜色的LED发光，而且亮度能够自动调节，还会显示当前照度值，并有锁存功能。
此方案不仅,材料普通，成本底，功能完善, 而且工作稳定, 因为本方案使用PWM脉冲调制来固定LED的工作信号，这样就不会因为外界的光照不均匀发生混乱现象。
（三）整体电路原理框架
根据本设计要求基于光敏电阻为前提的本设计采用的电路原理框架图如下图1所示。
图1.基于光敏电阻的照明灯控制系统原理框图
（四）电源设计
本次设计我选用的降压稳压部分是由三级稳压管7805、电解电容和普通电容组成，将9v—6v转换成稳压的5v，升压稳压部分是将6v—9v转换成12v给LED驱动器供电，为电灯控制电路提供工作电压，电路图如下。
图2 电源电路
（五）控制电路
控制电路主要由STC12C5A60S2单片机来完成，根据硬件来说，主要分输入、输出两部分，输入主要有信号采集电路，经过单片机内部的数据转换，然后把信号输出，输出包括红绿黄指示灯的开启选择，显示屏的显示照度、脉宽调制控制照明灯的亮度，如下图3：
图3 控制电路线路图
（六） STC12C5A60S2单片机的特点功能及最小系统组成部分
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶技术生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用的复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
图4 STC12C5A60S2单片机的引脚图
由于控制电路中STC12C5A60S2单片机为其核心，所以我们要对其深入了解，所以本设计设计了STC12C5A60S2单片机最小系统线路图如下。
图5 STC12C5A60S2单片机最小系统线路图
（1）电源电路：向单片机供电（第40脚接Vcc，第20脚接GND）。
（2）时钟电路：单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度（第18、19脚接晶振）。要让单片机工作起来，就得满足单片机最小硬件电路组成：
（3）复位电路： 确定单片机的起始状态，完成单片机的启动过程（第9脚RST/VPD）。
另外，第31脚EX-LVD作下载程序只用。
（七） 信号采集电路
在信号采集方面，我选用了光敏电阻和电位器来构成信号采集电路，如图6所示。
由于光敏电阻在黑夜里阻值无限大，在灯亮处阻值较小，所以，在电位器的阻值固定下来的时候，根据光敏电阻的阻值随着外界光源照度的提高而减小，P1.1出的电压就会改变，这样就能得到变化的输入信号了。
图6信号采集电路
（八） LCD显示电路
本设计用的是LCD1602液晶，LCD1602一共有16个脚，如图7所示。其主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.5—5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；
图7 LCD1602字符型液晶显示器引脚图
LCD1602的实际电路连线如图8所示。在单片机的输出端P01-P07均用于连接LCD1602显示屏，为了避免电流太大，烧坏显示屏，我串上排阻，已达到分压降流的目的。排阻之后还有一块芯片，是拿来锁存数据之用的。
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