51单片机节能灯.doc

□规定类■自选类电气工程大学生课外创新实验竞赛活动实验(作品)报告作品名称:基于单片机的节能灯控制专业:电气工程及其自动化队员姓名:俞宙杰邱宜彬王竞远王梦瑶指导老师:无学院:电气工程学院作品完成起止时间:2013年4月16日-5月11日2013年5月目录一、题目介绍 3二、设计要求 3三、系统总体设计 5四、硬件系统设计 8五、系统硬件电路 10六、系统特点 11七、评测与结论 11八、总结 11九、源程序 13题目介绍背景:目前校园的白炽灯系统大多都是整夜打开并且亮度固定不可调,这样没有人经过的时候便会白白浪费很多电能。而点亮多盏白炽灯必定会消耗很多电能,电能利用率低。产业界电能应用发展的趋势必然是低功耗节能,并且使用无污染的新能源。而太阳能便能符合无污染、取之不尽用之不竭等特点。LED具有1)节能效果好;2)发光效率高;3)寿命超长,性能稳定等特点。目的、所要解决的问题:基于此,我们想到了将STC80C51单片机的低功耗以及LED的节能相联系组成一个完善的照明系统,以此来实现低功耗、高效利用电能、绿色、环保。设计要求当是白天时(光线较强时),不需要开灯,系统进入节能的超低功耗休眠模式;当傍晚来临时,系统发出微弱的光线以达到一定照明的目的(此时没人通过该灯);当有人通过该灯时,系统发出较强的光线;当人走远后,系统自动转到“微弱的光线”模式以等待人的通过。三、:当是白天时(光线较强时),不需要开灯,系统进入节能的超低功耗休眠模式;当傍晚来临时,系统发出微弱的光线以达到一定照明的目的(此时没人通过该LED灯);当有人通过该LED灯时,系统发出较强的光线;当人走远后,系统自动转到“微弱的光线”模式以等待人的通过。本项目主要分为传感器模块、单片机控制模块、LED路灯模块。传感器模块:由热释电电路和光敏电路组成。光敏电路将感应白天和黑夜;热释电电路感应是否有人通过路灯;LED路灯模块:由大功率LED驱动电路、大功率LED组成。LED灯为1W暖色大功率LED,寿命为50,000小时,输出光通亮为70-80LM(流明)。驱动电路:采用CAT4201芯片,组成降压变换驱动电路。该芯片驱动LED电流可达350mA,能量利用率高达94%。单片机模块:该模块负责对系统进行控制。白天时,光敏电路发给单片机一个高电平,单片机进入低功耗模式(此时热释电电路不工作);晚上时,光敏电路发给单片机一个低电平,单片机退出低功耗模式,进入待机模式,没人经过LED灯的时候,热释电电路发给单片机一个低电平,此时单片机输出一个较低占空比的PWM波给LED驱动电路,LED发出相对微弱的光(由于PWM占空比可通过程序改变,所以微弱光的强度也可调);当有人经过路灯时,热释电电路发给单片机一个高电平,此时单片机输出一个较高占空比的PWM给LED驱动电路,LED发出较强的光(光强也可通过程序调动);当人通过路灯慢慢走远时,热释电电路将发给单片机一个低电平,LED发出较微弱的光。,本系统使用STC89C51系列单片机作为主控机,通过拓展必要的外围电路,实现对LED灯的智能控制系统的设计,具体设计思路如下:由于要扫描是否有人经过LED范围内,并且需要实现一系列电路的转换以及函数的逻辑分析,本系统采用了以热释电模块和光敏电阻为核心作为LED智能灯系统的感应模块;为了实现LED的正常工作及控制LED的明暗变化,本系统采用CAT4201芯片,组成降压变换驱动电路。该芯片驱动LED电流可达350mA,能量利用率高达94%。光敏感应模块:接通电源,STC89C51单片机、热释电模块、LED驱动电路以及光敏电阻启动工作,当光照大于一定数值时,光敏电阻电压减小,给单片机输出高电平,单片机进入低功耗模式(此时热释电电路不工作);当光照减小到一定数值时,光敏电阻阻值变大,发给单片机一个低电平,单片机退出低功耗状态,进入待机状态。热释电感应模块:当LED进入待机状态时,没人经过LED灯的时候,热释电电路发给单片机一个低电平,此时单片机输出一个较低占空比的PWM波给LED驱动电路,LED发出相对微弱的光(由于PWM占空比可通过程序改变,所以微弱光的强度也可调);当有人经过路灯时,热释电电路发给单片机一个高电平,此时单片机输出一个较高占空比的PWM给LED驱动电路,LED发出较强的光(光强也可通过程序调动);当人通过路灯慢慢走远时,热释电电路将发给单片机一个低电平,LED发出较微弱的光。