光电综合实训报告

光电综合实训报告题目：光电综合实训专业：电信A班年级：11级学号：112420141学生姓名：邱梦雨联系电话：[phone]指导老师：刘晓东徐文贤完成日期：2013年9月11日摘要利用LED灯，电阻，电容，数码管，按键，锁存器，蜂鸣器，STC89C52RC，三极管，晶振，单刀双掷开关等元件，制作PWM调光电路的负载及驱动，，实现PWM软件调光电路。经测试，系统达到按键1控制5路负载的切换，如果选择红色LED负载，则红色LED指示灯亮，此时可以调节红色LED的占空比和频率。按键2控制占空比/频率调节的切换，选择占空比，则按键4和按键5可以增大/减小占空比，反之则增大/减小频率。按键3控制自动/手动模式的切换，手动模式下当占空比或频率到达预设的上下限时，蜂鸣器报警，此时继续按相应的调节按键无效。要求占空比调节范围为0～100%，以10%步进。要求进行频率调节时，可以观察到LED彩灯链有明显的闪烁效果。自动模式下各路负载按照预设的时间间隔从小到大、从大到小改变占空比的要求，具有可以自动和手动调试，且发光程度适中的优点。关键词：LED彩灯；彩灯控制系统；闪烁方式ABSTRACTTheuseofLEDlights,resistors,capacitors,digital,buttons,latches,buzzer,STC89C52RC,transistor,crystal,single-poledouble-throwswitchandothercomponentstoproducePWMdimmingcircuitloadanddrivetoachievePWMdimmingsoftwarecircuits.Aftertesting,thesystemreachesacontrolbutton5-wayswitchingoftheload,ifyouchoosetheredLEDload,theredLEDlights,thenyoucanadjusttheredLEDdutycycleandfrequency.Button2controlsthedutycycle/frequencyadjustmentswitch,selectthedutycycle,thekeybuttons4and5canincrease/decreasethedutycycle,otherwisetheincrease/decreasethefrequency.Button3ControlAutomatic/manualmodeswitching,manualmodewhenthedutycycleorfrequencyreachesapresetupperandlowerlimit,thebuzzeralarm,thencontinuetopressthecorrespondingadjustmentbuttonisinvalid.Requireddutycycleadjustmentrangeof0to100%in10%steps.Requirementsforfrequencyadjustment,youcanobserveaclearchainofLEDlightsflickereffect.Automaticmodebrightestloadthepresettimeintervalfromsmalltolarge,fromlargesttosmallestchangethedutycyclerequirements,withautomaticandmanualdebugging,andthelightemittingmoderatedegreeadvantages.Keywords:LEDlights;lightscontrolsystem;flashes1绪论1.1研究背景及意义LED作为新的、最有潜力的光源，越来越引起人们的重视错误!未找到引用源。。LED从早期仅仅作为一只普通的指示小灯，用在像电视机、录音机等家电上，到今天被广泛地用作户外显示、交通信号、汽车尾灯和景观照明，以及正在开始的路灯照明和大尺寸LCD背光光源，经历了差不多20-30年的时间，其发展之迅速是有目共睹的。特别是LED在5-10年将进入通用照明市场的预期更是牵动了无数颗激动的心，有很多有志之士想在这方面有所贡献，或参与到这个历史的洪流当中。也正是因为大量人力、物力的投入，才使得LED照明技术和市场近几年发展的异常迅速。高亮度LED(HB-LED)技术的飞速发展使LED成为普通照明光源的时日越来越近。LED发光效率、寿命以及光输出的明显改善激活了LED照明应用的早期专用市场，看好LED照明的人士深受鼓舞，并相信其将对未来十年照明市场产生重要影响。实际上，美国、日本、韩国及中国（包括台湾地区）等都已提出LED照明（即固体照明）计划，并正在进行相关研究与开发。照明用电占整个用电量约五分之一，因此这些计划的首要目的就是节能，其次可减少石油进口、降低温效应以及节省用户成本。LED(HB-LED)应用渐宽技术进步明显目前，LED(HB-LED)应用领域主要是手机、显示、汽车、照明、信号灯以及其他领域。虽然受2001年世界经济下滑的影响，但1995年-2002年间LED(HB-LED)市场的年均增长率仍在47%以上，2002年产值达到18亿美元，2003年产值超过估计可达25亿美元。从表1可以看出，照明HB-LED仅占2002年整个HB-LED市场的5%，但它却是增长最快的市场之一，正是这一点引起人们的极大关注。与传统照明光源相比，LED寿命长，这是其应用看好的主要原因，尤其是在可靠性要求高以及维护成本也较高的场合。例如，机器照明中灯光故障致使生产线停工所造成的损失，要远远高出LED与传统光源之间的价差。LED在机器照明、建筑及零售业等照明领域的应用已有数年历史，但许多其他领域照明系统设计者还刚刚开始理解其特性，并把LED当成新的照明工具进行试验。LED不但色彩饱和，而且设计灵活，颇受设计人员青睐。迄今为止，绝大多数LED照明应用都是彩色的。红、绿、黄LED的组合使色彩及灰度（167万色）的选择具有较大的灵活性。此外，与传统白光源相比，LED节能80-90%，并且光束不产生热量。在白光应用中，LED的发光效率是白炽灯及卤素灯的2倍以上，并且最好的白色LED比标准60-100W白炽灯(17lm/W)的效率要高出许多。目前，在实验室中演示的白色ＬＥＤ的发光效率已接近荧光灯80lm/W。LED的主要缺点是成本高、光输出低，这是LED技术攻关要解决的主要问题，最近几年已取得较大进展。对商业白色LED来说，利用大面积芯片及特殊封装技术可以使每个器件的光输出提高１００倍，并使每流明光输出的成本下降80%。有关人员称，将来正式生产时其性能还会提高成本还会下降，预计在未来5年内LED在照明市场应用将取得实质性进展。LED照明技术研究的意义在于：节能价值，对社会产生巨大的能源效益中国绿色照明工程办公室节能调查结果十分惊人，中国能源的12%用在了照明上，每年约3000亿度以上，如果用LED技术取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，可节省1/3的照明用电，就意味着节约1000亿度，相当于一个总投资超过2000亿元人民币的三峡工程全年的发电量。这对能源供给紧张日益凸显的中国来说，无疑具有十分重要的战略意义。环保价值，对人类产生“功在当今，利在千秋”的环保效益（白光）LED不仅节能，而且无热辐射、不含水银等重金属，无污染及废弃物处理问题等众多优点，因此被视为“绿色照明光源”的明日之星，在不久的将来，将取代目前为照明市场的主流白炽灯泡及荧光灯（日光灯）；其广泛应用将同样产生不可估量的环保效益。因此，LED技术产业其自身的节能和环保特征，是影响一个国家或地区“能源战略”和“环保战略”的重要产业，因此世界各国、地区领导人都十分重视这一产业的发展培育。1.2研究历程及概况一，国内研究历程二，国外研究历程三，我国与美国LED技术研发对比美国从事ＬＥＤ行业的相关公司起点高，投入雄厚，核心竞争力强。美国Ｃｒｅｅ公司是生产ＳｉＣ衬底及ＳｉＣ衬底上蓝绿光ＬＥＤ产品国际著名的公司；Ｌｕｍｉｌｅｄ公司是安捷伦（前身是ＨＰ公司）和照明巨头菲利浦公司联合成立的功率ＬＥＤ公司，在红光及功率型ＬＥＤ芯片制造中发明了很多原创性专利；通用电气公司和ＬＥＤ设备制造商ＥＭＣＯＲＥ成立Ｇｅｌｃｏｒｅ公司也是瞄准了照明市场。而我国ＬＥＤ总体研发水平不高，资源配置不合理，人才、资金使用分散，存在低水平重复现象；缺少核心专利技术和行业标准；企业规模小，缺乏竞争力；资本市场不完善，资本投入往往急功近利，融资困难。封装企业由于我国有劳动力优势，在珠江三角洲及长江三角洲蓬勃发展，美国一些ＬＥＤ企业如Ｐｏｌｙｂｒｉｔｅ公司就专做设计，再委托中国加工1.3论文的研究目标及内容通过实际动手搭建单片机实验平台以及编程实践，进一步巩固和加深对所学数电、模电、单片机、光电器件基础、LED原理等理论知识的理解，掌握一些常用的编程技巧及单片机硬件的扩展技术，掌握电气线路中故障的检测及排除方法，掌握常用电工工具、仪器仪表的用途和基本操作工艺，识读电气原理图，并根据电气原理图绘制接线图，掌握布线工艺，逐步达到解决实际问题的能力，为今后工作打下坚实的基础。2设计要求及方案选择2.1设计要求在许多场合都可以看到彩色霓虹灯，LED彩灯由于其色彩丰富，造价低廉，控制简单等特点受到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑已经成为一种主流文化。但是目前大多数LED彩灯控制器都是使用全硬件电路实现。电路结构复杂，功能单一，这样一旦制作出来之后，就只能按照固定模式闪亮，无法根据不同场合，不同情况的需求来调节灯光明灭、亮度、闪烁频率等参数。这种彩灯控制器往往都有芯片多、电路复杂、功率损耗大等缺点，并且用户的可操作性不够强。但是随着单片机的出现，这些情况都为之改善，通过使用单片机控制LED彩灯，则可使其更加容易操控，花样更多，更能够达到人们的需求。研究内容：1STC89C52单片机具体详细情况的了解2单片机最小系统的设计3整体硬件电路的设计4软件程序的编写5led灯图案的排列2.2方案选择彩灯控制器大致可分为两种方案实现。一种是利用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。方案一：根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。其框图如图1-1所示。方案二：本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。其硬件构成框图如图1-2所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED发光二极管和5V直流电源电路组成。图1-2单片机彩灯循环控制系统硬件框图此设计方案中单片机的P1口接5路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机的P3.7引脚接上一个按钮开关以实现对彩灯闪烁频率的控制，即实现了快慢两种节拍实现花型的变换；单片机上的P2口接八路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。结合设计任务书比较以上两种方案可知：利用电子电路装置控制，其电路不很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。采用单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。振荡电路控制电路译码器LED显示电路计数器图1-1彩灯循环控制器硬件框图AT89C52片机按键控制电路电路指示灯数码管显示直流5V电源电路供电信号LED灯负载3理论分析与设计3.1LED指示灯显示电路LED彩灯显示电路(如图所示)实际上是由8个发光二极管和8个电阻构成的电路。发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应的P3口。通过软件编程对P3口出高低电平来实现不同