多功能调光台灯.doc

文档介绍：多功能调光台灯
吉林大学电子设计大赛
豪华版调光台灯
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第一章引言
引言:LED 是利用电子移动来发光,直接把电能转换成光能。因此,LED 的耗电量仅为传统灯泡的1/10,使用寿命却100 倍于传统灯泡。本设计应“环保、节能”的主题,切合了当代学生的需求,采用低功耗单片机mega16 做系统的控制,LED可根据外界光强自动调光,也可根据人体感应自动关闭或打开,同时可旋钮控制。旋钮是用电位器做成旋转就可以调节光的亮度。LED 的亮度是通过单片机输出不同的PWM 波控制开关电源的输出电压,使LED 两端电压改变来完成的。PWM占空比不一样,则电压的平均值不一样。同时考虑到实用性,我们又在系统中加入了ds1302时钟模块,使之具有了走时,设定闹钟的功能。
第二章方案选择
1、以高亮度LED 为光源,以mega16单片机为主控芯片;
2、系统分为控制模块,时钟模块,1602显示模块,感光模块,人体感应模块,各模块分别实现各自功能。
3、时钟模块上有五个按键,按键1,2,3,4,5,分别实现时钟模块的调时,定时闹钟功能。
4、主机也含有转换开关,通过拨动开关可以切换感应模式和调光模式。

方案一:采用51系列芯片。市场上流通很多种类的单片机,在性能上一般都可以达到要求,例如stc89C51、AT89C52等都可以用于控制感光灯,它们的缺点在于没有内置的AD转换,同时在控制速度方面也不是很理想,总体性价比较低。
方案二:采用AVR系列芯片。AVR单片机比51系列有更快的指令执行速度;程序存储器与数据存储器有分开的总线;内置上电复位电路和看门狗电路,在提高产品可靠性的同时降低了电路的成本;并且mega16内含AD转换减少了外围电路的复杂程度,节省了空间。并且通过定时器设置可直接输出PWM波。
因此本此设计采用ATmega16作为主控制芯片
2、LED 亮度控制方案
LED 的亮度和流过LED 的电流成正比,改变LED 的电流大小来改变LED 的亮度。
方案一:该方案是通过改变和LED 串联的电阻的阻值来改变流过 LED 的电流。电源提供恒压给串联的LED 和可调电阻,当改变电阻值时,电流变化导致亮度的变化。可调电阻采用DAC,可程控改变阻值。方案二:该方案是通过改变LED 两端的电压来改变LED 的电流。
将恒压做成可变的电压,当输入电压改变,则流过LED 的电流也变化。方案论述:方案一提供的恒压,LED 亮度不高时,大部分能量消
耗在电阻上。方案二,输入的电压和LED 的亮度成正比,通过优化电源,可以达到耗能小。
综上所述,采用方案二。
第三章总体设计
图1
第四章单元电路设计
——Atmega16的特点? 高性能,低功耗的AVR 8位单片机
? 先进的RISC架构
– 131条强大的指令——大多都可单周期执行
– 32 x 8通用工作寄存器
–全静态操作
–16MHz下高达16 MIPS的吞吐量
–片上2周期乘法器
?强耐力费易失存储单元
– 16KB在系统自我编程的flash程序存储
– 512B的EEPROM
– 1KB的内部SRAM
–写/擦寿命:10,000 次Flash/100,000次 EEPROM
–数据保持: 85℃下20年/25℃下100年
–带有独立锁位的可选启动代码单元
?使用片上启动程序实现在系统编程
?真正的同时读写操作
–为软件安全设计的可编程锁位
? JTAG (兼容IEEE ) 接口
–依据JTAG标准的边界扫描兼容性
–扩展的片上调试支持
–通过JTAG接口进行 Flash, EEPROM, 熔丝位和锁位的编程? 外设特点
–两个带有分离与预定标器和比较模式的8位定时/计数器
–一个带有分离预定标器、比较模式和捕捉模块的16位定时/计数器–带有分离晶振的实时计数器
–四个PWM 通道
– 10位8通道ADC
-8个单端通道
-7的差分通道(仅限于TQFP封装)
- 2个带可编程增益(1x, 10x, 200x)的差分通道
–基于字节的双线串口接口
–可编程串行USART
–主/从SPI串行接口
–有独立片上振荡源的可编程看门狗定时器
–片上模拟比较器
? 特有的特性
–上电复位和可编程掉电检测
–内部已校准的RC振荡器
–内部和外部中断源
–六个睡眠模式:空闲, ADC噪声衰减,节能,关机,待命和扩展待命? I/O和封装
– 32个可编程I/O口
– 40-p