红外感应亮度控制LED灯制作实习报告.docx
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红外感应亮度控制LED灯制作实习报告
西南交通大学
课程设计（报告）
红外感应亮度控制LED灯制作
年级:
组号:
组员:
专业:
指导老师:
二零壹壹年七月十二日----二零壹壹年七月二十九日
设计任务及要求
设计并制作一种红外亮度/颜色控制HB-LED灯。
其原理框图如下。
基本要求：
（1）用红外控制LED亮度变化
（2）亮度至少10级
（3）显示采用高亮度,功率0.5-2W。
提高部分：
（1）感应一次（如挥手），亮度依次增加或减少
（2）颜色控制：
将单色LED换成三色LED（RGBLED）控制其颜色变化。
图1系统框图
摘要
本文主要是介绍红外控制LED灯实现的电路。
LED灯使用的是三色灯。
红外控制，通过接收器接收红外对管的发射信号，形成脉冲，并计数，从而实现三色灯的颜色变化。
能够通过手势的变化而实现LED灯的不同颜色照明，电路结构简单，设计功耗小。
关键词：
LED；红外线；手势；感应
目录
致谢9
第1章绪论
1.1本论文的背景和意义
红外控制方式的便捷、高效、精确，使它被各行各业所采纳。
而LED灯相比其他灯源的优点有：
1.LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2.效能：
消耗能量较同光效的白炽灯减少80%
3.适用性：
很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境
4.稳定性：
10万小时，光衰为初始的50%
5.响应时间：
其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级
6.对环境污染：
无有害金属汞
7.颜色：
改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色
8.价格：
LED的价格并不昂贵
9.驱动：
LED使用低压直流电即可驱动，具有负载小、干扰弱的优点，对使用环境要求较低
10.显色性高：
LED的显色性高，不会对人的眼睛造成伤害
1.2本论文的主要方法和研究进展
通过老师提供的资料仔细研究LED及红外控制的原理和特点，并利用它们的特点进行设计。
进行设计时首先考虑的是手势控制的实现及灵敏度，所以连接电路时，考虑元器件对它的影响；其次考虑一下LED灯的选择，单色还是三色的，清楚自己设计的大概方向。
通过这些能达到实习目的。
进度安排：
7月16日听指导老师对课题的相关介绍
7月17—18日收集资料，整体了解课题内容
7月19日担任组长，去登记实验桌
7月20日对实验所需器材，作了整体了解
7月21日讨论，明确了实验的整体工作过程
7月22日使用verilog语言，实现PWM的控制
7月23日调试并修改程序
7月24日连接电路
7月25日分析电路并调试成功
7月26日设计电路图
7月27日焊接电路
7月28日整理实习报告，并打印
1.3本论文的主要内容
1.了解LED的各项性能。
2.了解红外感应控制的工作原理。
3.研究红外感应控制系统的设计方法。
4.利用手势控制，从而智能便捷。
5.灵活使用各种LED灯。
第2章整体设计
2.1LED的发光原理
LED（LightEmittingDiode），发光二级管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
2.1.1LED的特点和优点
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。
1.体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。
2.耗电量低
LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。
工作电流0.02-0.03A。
这就是说：
它消耗的电不超过0.1W。
3.使用寿命长
在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时高亮度、低热量
4.环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。
5.坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。
灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
2.2红外线接收传感器
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。
光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。
检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。
热敏元件应用最多的是热敏电阻。
热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。
光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。
红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。
人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。
比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，红外传感器就是其中的一种。
随着现代科学技术的发展，红外线传感器的应用已经非常广泛。
遥感技术的迅速发展，一个重要的因素是它应用于我们所生活的环境。
人们越来越需要深刻地了解我们的地球，了解它的资源，了解他的变化，以便合理安排生产和生活活动。
遥感主要原理注：
传感器装载在平台上遥感中可以使用可见光和近红外区的电磁波进行遥感，这是利用了对象的反射特性，这种方式是航空摄影发展而来的结果，也是最为广泛应用的一种，在月球上观察地球就是这样的。
另外有两类技术也在遥感中大显身手。
其一是使用热红外和热成像技术，主要是利用了物体的辐射特性。
热成像是与远距离测量地球表面特征的温度有关的遥感分支。
它所研究的问题小到可以探测一间屋子的热能量泄漏，大到可以研究地球表面的洋流。
因为温度实质是地球环境中一切物理、化学和生物过程的重要控制因素之一。
因此，温度数据在经营管理地球资源的活动中必然占有极其重要的地位。
其二是利用微波遥感器进行遥感。
微波遥感分为被动式和主动式。
主动式的微波遥感器主要是侧视雷达。
它是在50年代为军事侦察目的而发展的。
它目前的重要应用主要在于快速取得大片有云地区的地面资源情报数据。
被动式微波遥感器感受的是它们视场内的自然可利用的微波能量，其工作方式和热辐射计或热扫描仪非常相似，但是能够接受到的信号也比热红外区微弱得多，同时信号所伴随的噪声也大得多。
因此这种信号的判释问题也要比其他各种遥感器困难得多。
但和侧视雷达一样也有全天候的特性。
依靠选择适合的工作波长，可以用它或者穿透大气，或者观察大气。
通常来说，微波遥感用在大气的各项数据的测量上，在海洋学、油污探测、融雪测定等方面都有应用。
遥感在军事科学上的应用是显然的，因为可以远距离地观察目标，而且可以获得相对宏观的分析数据。
在军事上，遥感的用途大致有：
首先是对目标国家和地区的资源状况的监视。
通过有效地监视资源及其变化，可以帮助确定战略的目标。
其次，监视对方军事部署和大规模的军事移动。
许多军事部署的位置信息可以通过高精度的卫星遥感获得，大规模的军事移动也容易在遥感器上留下痕迹，这些都对于对应国家采取相应的措施提供了快速而有效的信息。
其次，在具体的作战当中，遥感可以帮助分析局部的地形、资源状况，从而帮助己方进行战术行动的方案判断。
各种军用卫星的发射，也为全方位地监视目标提供了基础。
现代战争作为数字化的战争，信息在战争中是至关重要的，遥感作为一项能够大范围、高精度、快速获得信息的技术，必然能够在未来的战争中获得更多的应用。
可见，传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。
人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。
而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。
二十一世纪，人们一方面通过提高与改善传感器的技术性能；一方面通过寻找新原理、新材料、新工艺及新功能来改善传感器性能，制造出更多的传感器．而红外线传感器作为其中的一部分也必将得到更大的发展．
2.3电路基本结构
1K产生电路
Multisim11.0软件仿真图：
38K方波
接收电路
Multisim11.0软件仿真图：
2.4PWM实现的verilog编程
modulesanse（clk,clkin,pwm_red,pwm_green,pwm_blue,count,pwmn0,pwmn1,pwmn2）;
inputclk,clkin;
outputpwm_red,pwm_green,pwm_blue,count,pwmn0,pwmn1,pwmn2;
regpwm_red;
regpwm_green;
regpwm_blue;
reg[3:
0]count;
reg[3:
0]pwmn0;
reg[3:
0]pwmn1;
reg[3:
0]pwmn2;
reg[3:
0]pwmn;
always@（posedgeclkin）
beginpwmn=pwmn+1;
if（~clkin）pwmn=4'b0000;
end
always@（posedgeclk）
begincount=count+1;
if（pwmn==4'b0000）
beginpwmn0=4'b0000;pwmn1=4'b0000;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0001）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b0000;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0010）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b0100;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0011）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b1010;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0100）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b1001;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0101）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b1111;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0110）
beginpwmn0=4'b1111;pwmn1=4'b1101;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b0111）
beginpwmn0=4'b1110;pwmn1=4'b1000;pwmn2=4'b0010;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1000）
beginpwmn0=4'b0000;pwmn1=4'b1111;pwmn2=4'b0000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1001）
beginpwmn0=4'b0010;pwmn1=4'b1001;pwmn2=4'b0010;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1010）
beginpwmn0=4'b0000;pwmn1=4'b1111;pwmn2=4'b1111;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1011）
beginpwmn0=4'b0000;pwmn1=4'b1001;pwmn2=4'b1001;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1100）
beginpwmn0=4'b0100;pwmn1=4'b1001;pwmn2=4'b1011;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1101）
beginpwmn0=4'b0000;pwmn1=4'b0000;pwmn2=4'b1111;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1110）
beginpwmn0=4'b0010;pwmn1=4'b0010;pwmn2=4'b0111;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
if（pwmn==4'b1111）
beginpwmn0=4'b1000;pwmn1=4'b0000;pwmn2=4'b1000;
if（pwmn0<=count）pwm_red=1;
elsepwm_red=0;
if（pwmn1<=count）pwm_green=1;
elsepwm_green=0;
if（pwmn2<=count）pwm_blue=1;
elsepwm_blue=0;end
end
endmodule
仿真波形如下：
结论与收获体会
通过这次实现，我对电路分析，EDA技术有了更为直接的认识，最重要的是动手能力的加强，让我们平学的各种理论，在实习中得到了实现。
同时这次实习也告诉我，我所学的还很少，许多专业性的知识不知道，而且实践设计的能力不是很好。
这次实习对我而言，更像是一面镜子，自我认识到不足之处，对于一个学生来说，我能做的就是学好该学的，掌握更多的知识，这样有利于自己的发展。
致谢
我的这次实习论文在老师和同学的帮助下圆满完成了，在这里我要特别感谢我的指导老师—史燕老师。
另外，还要感谢我的学校，给了我们之间相互合作的一次机会，感谢与我同组的同学。
最后，感谢所有在这次实习论文中给予过我帮助的人。
参考文献
[1]华中科技大学电子技术课程组.电子技术基础数字部分.第五版.高等教育出版社.2006
[2]华中科技大学电子技术课程组.电子技术基础模拟部分.第五版.高等教育出版社.2006.
[3]江国强.EDA技术与应用.第二版.电子工业出版社.2007.
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