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2011年6月15日
指导教师:
杨增汪
物电学院教务部印制
一、课程设计目的、任务和内容要求:
台灯已是千家万户的必需生活电器,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
在我国,照明耗电占年发电总量的12%(超过100亿kW•h),现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯,并且控制方式多采用手动开关,不能对光强进行调节。
当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便,与现在家电的智能化,人性化,低碳设计理念相违背。
本课程设计的任务就是设计一个LED智能台灯系统。
具体设计任务如下:
1.熟悉LED智能台灯的工作原理;
2.写出LED智能台灯的设计方案;
3.用硬件及软件加以实现;
4.写课程设计报告。
二、进度安排:
第1周:
查找资料,熟悉LED智能台灯的设计原理,给出设计总体方案;
第2周:
各模块的详细设计;
第3周:
硬件制作,软件的调试;
第4周:
写课程设计报告。
三、主要参考文献:
1.谢自美.电子线路设计-实验-测试[M].武汉:
华中科技大学出版社,2000
2.周志敏.集成稳压电源电路图集[M].北京:
中国电力出版社,2007
3.余永全.单片机在控制系统中的应用[M].电子工业出版社,2003
4.林雪梅.热释电红外传感器及其应用[J].甘肃科技纵横,2005
指导教师签字:
年月日
摘要………………………………………………………………….………………………II
Abstract………………………………………………………………….……………….....II
1绪论…………………….…………………………………………………..…………….1
1.1系统设计的目的…………………………………………………………………………..1
1.2LED智能台灯特性………………………………………………………….……………..1
1.3系统设计的内容…………………………………………..……………………………2
2系统的可行性分析……………………………………….……………………………….3
3系统硬件电路设计…………………………………..………………………….………….4
3.1电源模块…………………………………………………..………………………….…..4
3.1.1LED光源驱动电路……………………………………..………………………….….4
3.1.2元器件选择…………………………………………..……………………………..5
3.1.3LED光源的设计……………………………………..………………………….……...7
3.2单片机外围电路模块……………………………………..………………………….…..8
3.2.1单片机总控制电路……………………………………..…………………………..…..8
3.2.2时钟电路………………………………………………..…………………………..…..9
3.2.3STC89C52具体介绍……………………………………..…..…………...………..…..10
3.3红外感应模块………………………………………...…….……………………….11
3.4手动调节光强模块……………………….………………………………..….………...12
4系统软件电路设计…………………………..………………………….…………………14
4.1PWM调光……………………………………..………………………….……………….14
4.2人体红外感应……………………………………………………………………………14
4.3手动调节光强…………………………………………………………………...………15
5总结……..…………………………………………………..……………………………16
参考文献…….………………..………………………………..……………………………17
附录………...………………………………..…………………………..……………………18
附录1主要程序代码……………………..…………………………....……………………18
附录2实物图………………………………..…………………………..…………………..21
摘要
本项目针对台灯的节电和使用的方便性进行创新设计与研究,以单片机为核心,综合运用热释电红外、光检测等技术,设计制作出智能型多功能LED台灯。
该台灯具有自动开、关,多级调光等功能,实现对台灯用电情况和亮度调节的智能控制。
而对光源的选取,我们选用了5mm的草帽型LED作为光源。
LED发光器件是冷光源,光效高,工作电压低,而且能耗低,可控制好、无辐射。
LED寿命可达10万小时,是荧光灯的10倍,白炽灯的100倍。
随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯,环保无污染。
关键词:
智能台灯;
LED驱动;
PWM调光;
红外感应
Abstract
Theprojectforenergy-savinglampandeaseofuseforinnovativedesignandresearchtothemicrocontrollerasthecore,theintegrateduseofpyroelectricinfraredraydetectiontechnology,intelligentdesignamulti-LEDlamp.Thelamphasanautomaticopenandclose,multi-leveldimmingandotherfunctions,toachievethelampbrightnessadjustmentofelectricityconsumptionandintelligentcontrol.Theselectionofthelightsource,weusethehatofa5mmLEDaslightsources.LEDlight-emittingdeviceisacoldlightsource,highluminousefficiency,lowvoltageandlowenergyconsumption,control,andnoradiation.LEDlifeofupto100,000hours,is10timesthefluorescent,incandescent100times.Withenergyshortages,risingelectricityprices,environmentalrequirementsandimprovetheefficiencyofLEDlight,LEDreplacementlampsarenowcommonlyusedincandescentorfluorescentlamps,environmentalpollution.
Keywords:
Intelligencedesklamp;
LEDdrive;
PWMlight;
Infraredsensors
1绪论
1.1系统设计的目的
在我国,照明耗电占年发电总量的12%(超过100亿kW•h)。
现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯,并且控制方式多采用手动开关,不能连续调节,更不能自动调节。
随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯,环保无污染。
另外,LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80~90%,并且传统的台灯中的光源体使用的是交流电,所以每秒钟会产生100-120次的频闪。
LED灯是把交流电直接转换为直流电,不会产生闪烁现象,保护眼睛,可以获得“柔和”的灯光环境。
现在中国约30%的人有不同程度的视力问题,其中近视是主要问题,近年来,我国的近视率已上升为全球第二,仅次于日本,但近视的总人数确是全球第一。
引起近视的主要原因是用眼不健康,如用连续用眼时间过长,看书,学习时的坐姿不正确等。
现在的普通台灯90%的供电系统是用交流电经变压后直接供电,在用电高峰期时使用会增加供电系统的负担,并且停电时不能工作,移动使用性较差。
太阳能是新型的绿色能源,但普及率还不高。
因此,我们提出智能LED台灯方案。
1.2LED智能台灯功能和指标
1、低功耗LED光源:
本系统采用30个5mm草帽型LED作为光源,最高功率为1.8W。
而市场上多数台灯的光源功率一般都在10W以上。
2、超长寿命光源:
半导体芯片发光,无灯丝、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎、使用寿命可达10万小时远远超过普通光源寿命。
3、健康光源:
光源发出的光线多集中在可见光区域,光线中含紫外线和红外线少,产生辐射少。
而且以直流供电,没有普通光源因为交流电引起的频闪。
4、人体自动红外感应开关:
能在一定距离范围内自动感应人体辐射出的红外线,并自动打开光源。
当在一定时间内感应不到人体红外时,就自动关闭光源。
并且可以手动调节红外感应器件的感应距离和延时时间。
5、多级PWM调光:
根据自身需求,可通过点触式按键实现光源强度的多级调节。
6、指标:
工作电压:
220V市电
工作电流:
60mA~100mA
最大功率:
1.8W
感应距离:
3~7m
感应延时:
15~300s
工作环境温度:
0~70℃(单片机工作温度范围)
外形尺寸:
185mm*120mm*300mm
1.3系统设计的内容
本LED智能台灯系统主要包括以下四个模块:
(1)LED光源驱动模块
利用变压器将220V的交流电转化成12V的交流电源,并使用全桥和电容对其进行整流滤波,使其相对稳定在15V左右。
然后使用PT4115电源驱动芯片将其转换成稳定的恒流源。
(2)单片机外围电路模块
利用STC89C52单片机实现对PWM调光以及红外检测模块的控制。
其包括单片机电源电路部分,外围晶振部分、复位电路部分以及串口部分。
串口可以实现对系统程序的实时升级及修改。
(3)人体红外检测模块
利用热释电红外检测模块来检测是否有人靠近台灯,若有人则自动开启光源,当一段时间检测不到人时台灯就会自动熄灭。
(4)手动PWM调光模块
通过两个点触式开关来实现光源光强的调节。
当按下减弱开关时,单片机会检测到低电平,并将PWM波得占空比减少,这样光强变弱。
当按下增强开关时,单片机会检测到低电平,并将PWM波得占空比增加,这样光强变强。
2系统的可行性分析
2.1系统设计的意义:
LED作为一种新型光源,具有高效节能、绿色环保、使用寿命长等其他光源无法比拟的优点,代表着未来照明技术的发展方向。
本文设计了一种以STC89C52单片机为核心的家用多功能白光LED台灯系统,采用PT4115LED恒流驱动方案,可实现对LED台灯的PWM多级调光控制;
同时,系统兼有人体红外感应功能,能自动开关光源。
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