智能LED台灯设计论文资料.docx

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智能LED台灯设计论文资料

徐州师范大学物电学院

课程设计报告

课程名称：

电子技术综合设计

题目：

LED智能台灯

专业班级：

08物51班

学生姓名：

苗圃　

学生学号：

08225034

日期：

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

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。

本文详细