LED智能台灯设计Word格式.doc
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王春霞
职称：
讲师
焦作大学机电工程学院
2012年12月
中图分类号：
密级：
UDC：
单位代码：
11522
LED智能台灯的设计
LEDthedesignofintelligentlamp
姓 名
学 制
3年
专业
研究方向
电子技术
导 师
王春霞
职 称
论文提交日期
2012.12.27
论文答辩日期
2013.1.4
焦作大学机电工程学院
焦作大学机电工程学院毕业设计摘要
摘要
我这个设计针对台灯的节电性和使用的方便性两个方面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种功能的实用型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，控制性能简单好用、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；
红外感应
Abstract
Ithisdesignaccordingtothedesklampofpowersavingsexandeaseofusetwoaspectsofinnovativedesignandresearch,basedonthesinglechipcomputerasthecore,theintegrateduseofpyroelectricinfrared,lightdetectiontechnology,designavarietyoffunctionsofintelligentpracticalLEDdesklamp.Thisdesklampcanautomaticallyopenandclose,multistagedimming,andotherfunctions,realizethedesklamppowerconditionandbrightnesscontrolofintelligentcontrol.Andtotheselectionoflightsource,wechoosethe5mmstrawhattypeLEDaslightsource.LEDluminousdeviceiscoldlightsource,highefficiency,lowvoltageoperation,andlowenergyconsumption,thecontrolperformanceissimpletouse,noradiation.LEDlifecanreach100000hours,itis10timesoffluorescentlamp,incandescentlamp100times.Withtheenergyshortage,electricitypriceismoreandmorehigh,environmentalprotectionrequirementsandLEDtheimprovementofefficiency,LEDlampreplacementnowcommonuseincandescentlamporfluorescentlamp,environmentalprotectionfreefromcontamination.
Keywords：
intelligentdesklamp;
LEDdrive;
PWMdimming;
Infraredinduction.
焦作大学机电工程学院毕业设计目录
目录
引言 III
第一章LED智能台灯的设计思路 1
1.1LED智能台灯功能和指标 1
1.2台灯的设计内容 1
第二章智能台灯系统电路的设计 3
2.1.总体电路图 3
2.2系统电路的设计 4
2.3光源驱动电路 4
第三章单元电路的设计及仿真 6
3.189C51单片机 6
3.1.1结构特点 6
3.1.289C51单片机的主要特性 6
3.1.3AT89C51单片机的管脚说明 7
3.2传感器及信号处理电路 9
3.2.2光敏电阻 10
3.4灯光控制电路 11
3.5人体红外感应 12
3.6手动调节光强 12
第四章硬件的选用 14
4.1LED智能台灯元器件的选择 14
4.1.1电感的选择：
15
4.1.2适配器的选择：
总结 17
参考文献 18
附录 19
致谢 23
焦作大学机电工程学院毕业设计引言
引言
现在台灯已是千家万户的书房或者书桌必备电器，很多人平时出门会忘关灯引起巨大的资源浪费。
在我们国家，照明耗电占年发电总量的16%（超过100多亿kW•h）。
目前市场上的台灯基本上都是采用普通的荧光灯、节能灯、白炽灯或螺旋节能灯，一般都是采用的控制方式是手动开关，不能调节灯光的亮暗强弱，更不能自动调节。
随着人们认识到全球的资源开始慢慢紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高，LED替代目前台灯用的白炽灯或荧光灯，更加环保无污染。
LED的光谱几乎全部集中在可见光频段，LED发光效率高达80～90%，传统的台灯使用的是交流电，所以每秒钟会产生100－120次的频率闪烁。
LED灯是把交流电直接转换为直流电，不会有闪烁现象，可以起到保护眼睛和获得“柔和”的灯光的健康性。
现在中国30%左右的人有不同程度的视力，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70%左右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。
因此，我想设计一款智能LED台灯。
焦作大学机电工程学院毕业设计第一章LED智能台灯的设计思路
第一章LED智能台灯的设计思路
1.1LED智能台灯功能和指标
1、低功耗LED光源：
现在市场上很多台灯的光源功率一般都在10W左右。
我的这个设计采用19个5mm草帽型LED作为光源，最高功率为1.15W左右。
所以说，我这个设计比现在市场上的台灯要节能许多。
2、LED的使用寿命：
大家都知道LED是无灯丝、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎的半导体发光体，一般使用寿命可达10万小时，远远超过普通光源寿命。
3、健康光源：
LED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。
采用直流供电，没有普通光源因交流电引起的频闪。
4、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，在人靠近台灯的一定范围内自动打开光源。
使用人员离开台灯较远时，此台灯在一定时间内感应不到人体红外时会自动断电关闭光源。
本设计可以手动调节红外感应器件的感应距离和延时时间。
5、手动的PWM调光：
可以根据自己使用台灯的环境通过点触式按键对光源强度进行调节。
6、台灯的各个工作指标：
工作电压：
220V市电
工作电流：
60mA~100mA
最大功率：
1.2W
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：
a：
100mm、b：
100mm、h：
300mm
1.2台灯的设计内容
此LED智能台灯的系统主要包括四个模块：
（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，使用桥式整流和电容对其进行整流滤波，得到相对稳定在15V左右。
然后用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89C51单片机实现对PWM调光以及红外检测模块的控制。
主要包括单片机电源电路部分、外围晶振部分、复位电路部分和串口部分。
串口可以实现对系统程序的实时升级及修改。
（3）红外检测模块
在这里采用热释电红外检测模块来检测是否有人靠近台灯，若有人进入红外检测模块的检测范围，则自动开启光源，若使用人员离开此台灯较远距离一段时间，红外检测模块则检测不到人，此时台灯就会自动熄灭。
（4）手动PWM调光模块
光源光强的调节是通过两个点触式按钮开关来实现。
如果按下减弱开关按钮时，单片机会检测到低电平，将PWM波得占空比减少，这样光强变弱。
如果按下增强开关按钮时，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。
1
焦作大学机电工程学院毕业设计第二章智能台灯系统电路的设计
第二章智能台灯系统电路的设计
2.1.总体电路图
整个系统是以80C51控制下工作的。
其工作过程为：
由热释电传感器检测一定范围内是否有人在，当没有人时热释电传感器的2端口不会产生信号，信号处理电路和单片机都不工作。
当有人靠近时，端口2发出变化缓慢、幅值小（小于1mv）的信号，该信号经过信号处理电路把不规则的波形转化成适合单片机处理的数字信号并通过INT1端口输入到单片，在此过程中同时还要通过光敏电阻进行光照强度检测，当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，端口P3.3电平较低，省去了80C51处理过程。
当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，端口P3.3电平较高，将此电平送到单片机。
单片机接收到开灯信号后，发出控制信息将台灯点亮，同时通过计时提醒电路开始计时，当计时达到整点是通过扬声器发出鸣响，提醒使用者起身活动。
电路图如图1所示：
图1智能台灯电路原理图
2.2系
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