多功能调光台灯精要.doc

吉林大学 电子设计大赛 豪华版调光台灯 申报者信息： 队员1： 队员2： 队员3： 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。 1.主控IC芯片的选择 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 1.主控芯片的选择——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 1149.1) 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