设计报告
- 格式:pdf
- 大小:230.77 KB
- 文档页数:8
湖北仙桃职业学院智能LED照明系统论文
专业:应用电子技术
科目:电路设计与制造
指导老师:张联
成员:宋磊刘玉红
班级:应电0902
智能LED照明系统
摘要:
关键字:
一、方案比较与论证
正文
方案比较与论证
智能LED照明控制系统从原理上讲就是通过手动或自动模式通过单片
机控制led系统的亮暗,单片机系统在程序中进行电流大小的计算,最后将计算的结果输入到液晶屏上进行显示。
以下对这几个模块进行论证和分析。
1,MCU选用
方案一:STC89C51:价格便宜,性能稳定,技术成熟,其内存为4KB 方案二:STC89C52:价格便宜,性能稳定,技术成熟,其内存为8KB
选用:因该程序超过4KB,STC89C51不能允许其容量的大小,故选用STC89C52。
2.A/D转化
方案一:ADC0809:传输速度快,并行输入,程序简单,价格相对较昂贵
方案二:AD1543:传输速度快,串行输入,程序简单,价格便宜
选用:因STC89C52I/O口仅32个,资源相对较少,I/O口不足,故采用AD1543
3.D/A转化
方案一:DA0832:传输速度快,并行输入,程序简单,价格相对较昂贵\
方案二:DA5615:传输速度快,串行输入,程序简单,价格便宜
选用:因STC89C52I/O口仅32个,资源相对较少,I/O口不足,故采用DA5615
4.显示模块
方案一:数码管显示:价格便宜,驱动简单,程序简单,显示信息量小
方案二:led点阵:价格昂贵,要求电压电流很大,驱动复杂,程序复杂
方案三:LCD1602:价格适中,程序简单,显示信息量大
选用:因数码管不能满足显示信息,而LED点阵对电流电
压要求较高,不能满足,而LCD1602对其供电仅5V电源,显示信息相对较多
5.LED照明系统
方案一:串联驱动:要求电路输出较高的电压,通过每颗二极管的电流相同,亮度一致,但某个二极管因品质不良断开后,串联一起的二极管都无法工作
方案二:并联驱动:要求电路输出较大的电流,若驱动电路输出电流不变,当某颗断开时,其他二极管电流将增大,容易损坏其他二极管
方案三:串并混联:能提供相对稳定的电流,若其中一颗损坏并不会影响其他二极管正常工作。
当系统需要多个LED时,如果将所有的
LED串联,将需要LED驱动器输出较高的电压,如果将所有的LED并联,则需要LED驱动器输出较大的电流,将所有的LED串联或并联,不但限制着LED的使用量,而且并联LED负载电流较大,驱动器的成本会增大,这种情况可采用混联方式。
选用:因系统需要较多的LED时,如果将所有的二极管串联,则需要较高电压,若并联驱动,要求电路输出较大的电流,所以串、并联不但限制了led的使用,而且还会使驱动电路成本增大,故采用串并混联
6.按键输出
方案一:矩阵键盘:I/O口资源占用仅4个,按键能达到16个
方案二:单个按键:一个按键占用一个I/O口,程序简单
选用:因本系统中仅需要3个按键,综合分析,选用单个按键
7.MCU芯片的比较
方案一,AT89C51,实用,简单,驱动简,价格便宜,内存小,实用于小程序的使用。
方案二。
AT89C52,实用,驱动简单,价格便宜,内存比AT89C51的内存大,性能好。
经比较。
写入的程序使用AT89C5。
内存不够,所以采用AT89C52.
二,系统设计。
一总体框图设计
1.系统总体方案
a.测量系统结构图
通用的测量系统结构图如下,外界的被测对象通常为非电信号,通过传感器转化为数字量,开关量或者模拟量,以上信号在幅度、频率等方面满足MCU处理要求,后级需经过处理单元对信号进行处理以满足MCU的处理要求。
b.智能LED 照明控制系统总体框图
测量系统是一个开环系统,而智能LED 照明控制系统要构成一个闭环系统,总体框图如下所示:
二单元电路设计1、MCU
系统控制核心,采用51单片机作为整个系统的控制核心。
2LED 照明系统
系统采用12只高亮白光LED,12只LED 需要合理的配合设计才能保证LED 正常工作。
常见的驱动方式有串联驱动,并联驱动以及混联驱动。
(1)串联驱动
要求LED 驱动电路输出较高的电压,通过每颗LED 的电流相同,LED 的亮度一致。
当每颗LED 品质不良断开后,串联在一起的LED 将全不亮。
(2)并联驱动
要求驱动电路输出较大的电流,若驱动电路电流不变,当某颗断开时,非配在其他LED 上的电流将增大,容易损坏所有的LED。
(3)混联
当系统需要较多LED 时。
如果将所有LED 串联,将需要LED 驱动器输出较高的电压,如果将所有LED 并联,则需要LED 驱动器输出较大的电流,将所有LED 串联或并联,不但限制着LED 的是用量,而且并联LED 负载电流较大,驱动器的成本增大,这种情况可采用混联方式。
被测对象
光强采集
调理
调理
LED 照明系统
AD AD
M C U
显示
传感器
数字量
开光量
模拟量处理
M C U
A D
显示
按键
按键
(1-1):LED灯的连接方式。
LCD1602液晶显示模块基本技术。
1,主要功能,
A、40通道点阵LCD驱动。
B、可选择当作行驱动或列驱动。
C、输入/输出信号:输出,能产生20*2个LCD驱动波形;输入,接受控制器送出的串行数据和控制信号,偏压(V1~V6);
D、通过单片机控制将所测的频率信号读数显示出来
2.光照强度采集电路:
光敏电阻:电阻阻值通常随亮度的增大电阻减小,亮电阻大约为10K,暗电阻为8M。
光敏电阻与已知阻值电阻串联分压即实现光强的采集。
若R=10K,输出点电压为:0—2.5V.
3.调理电路:
将输出信号调整到合适的电压范围以便后级A/D进行采样。
由于本系统中光强采集电路的输出电压范围为0—2.5V,在A/D采样范围内,因此系统中不可用调理电路。
4.A/D转换模块,
模数转换单元,将转换的模拟电信号转话为数字量,A/D转换单元主要参数:
(1)分辨率:D/A转换器能够转换的二进制的位数,位数多分辨率也就较高。
(2)转换速率:指完成一次从模拟转换到数字的DA转换所需要的时间的倒数。
(3)量化误差:由于DA的有限分辨率而引起的误差,通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB.
TLC5615串行数模转换器简介
TLC5615为美国德州仪器公司1999年推出的产品,是具有串行接口的数模转换器,其输出为电压型,最大输出电压是基准电压值的两倍。
带有上电复位功能,即把DAC寄存器复位至全零。
TLC5615性能价格比高,目前在国内市场很方便购买。
TLC5615的特点
(a)10位CMOS电压输出;
(b)5V单电源供电;
(c)与CPU三线串行接口;
(d)最大输出电压可达基准电压相同极性;
(e)建立时间125US;
(f)内部上电复位;
(g)低功耗,最大仅175MW。
TLC5615引脚说明
TLC5615有小型和塑料DIP封装,DIP封装的TLC5615芯片引脚排列如图一所示。
引脚功能说明如下:
——脚1DIN:串行数据输入端;
——脚2SCLK:串行时钟输入端;
——脚3CS:芯片选用通端,低电平有效;
——脚4DOUT:用于级联时的串行数据输出端;
——脚5AGND:模拟地;
——脚6REFIN:基准电压输入端;
——脚7OUT:DAC模拟电压输出端;
——脚8VDD:正电源端。
TLC5615的时序分析
由时序图可以看出,当片选CS为低电平时,输入数据DIN由时钟SCLK同步输入或输出,而且最高有效位在前,低有效位在后。
输入时SCLK的上升沿把串行输入数据DIN一如内部的16位以为寄存器,SCLK的下降沿输出串行数据DOUT,片选CS的上升沿把数据传送至DAC寄存器。
当片选CS为高电平时,串行输入数据DIN不能由时钟同步送入移位寄存器;输出数据DOUT保持最近的数值不变而不进入高阻状态。
由此要想串行输入数据和输出数据必须满足两个条件:第一时钟SCLK的有效跳变;第二片选CS为低电平。
这里,为了使时钟的内部馈通最小,当片选CS为高电平时,输入时钟SCLK应当为低电平。
串行数模转换器TLC5615的使用有两种方式,即级联方式和非级联方式。
如不使用级联方式,DIN只需输入12位数据.DIN输入的12位数据中,前10位为TLC5615输入的D/A转换数据,且输入时高位在前,低位在后,后两位必须写入数值为零的低于LSB的位,因为TLC5615的DAC输入锁存器为12位宽。
如果使用TLC5615的级联功能,来自DOUT的数据需要输入16位时钟下降沿,因此完成一次数据输入需要16个时钟周期,输入的数据也应为16位。
输入的数据中,前4位为高虚拟位,中间10位为D/A转换数据,最后2位为低于LSB 的位即零。