调光控制器的设计正文

电子调光控制器设计

摘要:本设计是以STC12C5A60S2单片机为控制核心。通过光敏电阻及时而准确的采集当前的光照强度，利用环境的光照强度的变化来自动控制LED亮度的大小，把给定的光照强度与光敏电阻实时采集的光照强度进行比较，从而通过PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。同时设置手动控制，继而实现了自动调光与手动调光的切换。以此来形成一个经济、实用的自动调光系统，该调光系统节能节电，利用软件技术实现LED灯的自动控制。实践证明该系统电路简单，可靠性高，工作稳定，成本低，同时可以延长LED灯寿命，有较高的应用价值。

关键词：LED；光敏电阻； PWM调光；自动调节

Electronic dimmer controller design

Abstract：This design is STC12C5A60S2 single tablets machine for control core.Through photoresistance timely and accurate of collection current of light strength, uses environment light strength of changes to automatic control LED brightness of size, to given of light strength and photoresistance real-time collection of light strength for comparison, to through PWM adjusting light technology on LED for photometric of automatically regulation, while set manually control, then achieved has automatically adjusting light and manually adjusting light of switch. In order to form an economic and practical auto-dimming system, the energy saving energy saving dimmer system using software technology to realize automatic control of LED lights.Practice has proved that the system simple circuit, high reliability, stable, low cost, and LED lamp life can be extended, has a higher value. Describes the processing chip devices for brightness control system STC12C5A60S2.

STC12C5A60S2 is a macro-crystalline series dominated by company 51 kernel SCM, the chip design on lessons learned other lessons 51 series single-chip very easy to decrypt, improved encryption mechanism.

Key Words: LED；Photoresistance；PWM；Brightness control

目录

1前言 (1)

1.1选题的背景与意义 (1)

1.2LED的发展状况 (1)

1.3调光控制器的设计任务和要求 (3)

2设计方案 (3)

3调光控制器的设计 (6)

3.1基于调光控制器的整体框图 (7)

3.2电源设计 (7)

3.3主控电路 (8)

3.3.1 STC12C5A60S2的单片机 (9)

3.3.2 AD转换电路 (10)

3.3.3 LCD显示电路 (11)

3.3.4 LED驱动 (15)

3.3.5 按键切换手动和自动 (15)

3.3.6 自动控制 (16)

4 LED调光控制器的程序设计 (17)

4.1系统流程图 (17)

5焊接与调试 (21)

5.1焊接 (21)

5.1.1 制作与注意事项 (21)

5.1.2 实物展示 (21)

5.2软件调试 (22)

6 结论 (25)

参考文献 (27)

致谢 (28)

附录 (29)

附录1：系统整体电路图 (29)

附录2：系统程序 (30)

附录3：系统实物图 (38)

1前言

1.1 选题的背景与意义

LED是一种新型半导体固态光源它是一种不需要钨丝和灯管的颗粒状发光原件[1]。LED光源凭借环保、节能、寿命长、安全等众多优点在打造节能、环保型社会的大环境下当仁不让地成为照明行业的新宠。

21世纪的照明领域中LED应用毫无疑问是最振奋人心的，它将改变整个照明市场的结构，很快就能得到广泛的应用。LED的技术本身不是一个很新的东西，在很多年前，就已开始使用LED来作仪器的指示灯[2]。随着技术的发展，芯片和材料在性能上都有新的改进，从而也推动了LED更为广泛的应用。

普通的白炽灯的寿命仅仅1000小时，而LED的寿命却高达50000小时，而且消耗的电量少的多。根据美国Sandia国家实验室的研究，如果白光二极管能够普及应用，全世界照明用电的消耗减少50%[3]。影响白光二极管系统普及的最主要问题还是它的价格和亮度，现在单个白光二极管的亮度还不够照亮整个房间，其价格却是白炽灯的10倍。随着科技的发展LED照明肯定带来更加明亮的光线和更少的能源消耗。

随着经济的持续发展，中国的照明用电也将持续提高，绿色节能照明越来越受到政府的重视，LED照明就是在这样的情形下发展起来的[4]。据中国绿色照明工程促进项目办公室专项调查，我国照明用电每年在3000亿度以上，用LED取代全部白炽灯和部分荧光灯，可节省1/3的照明用电，相当于三峡工程全年的发电量。

LED还有其他很多优点，比如LED作为全固态发光体，发热量低、耐震耐冲击、无热辐射、不易破碎、不含汞、钠等可能危害健康的元素[5]，废弃物可回收、无污染。

LED已经进入很多应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等[6]，遍及国民经济各部门，广泛用作普通照明、车灯、景观灯、路灯、路灯照明、液晶板背光源、手机背光源、数码相机闪光灯。

1.2 LED的发展状况

在照明领域的技术革新中，LED的应用毫无疑问是最令人振奋的，它改变了

整个照明市场的结构。

LED的发光强度很高，但它发出的热量很少。白炽灯会浪费大量的热能，霓虹灯容易破损，荧光灯会产生有毒气[7]。LED已被全球看成一种高型的高科技环保的节能光源。

近几年来，LED的发光效率已增长了100倍，而成本下降了10倍。在目前LED光源及市场开发中，极其发展与应用前景的照明用LED，其作固体照明器件的经济性显著，且有利于环保，正逐步取代传统的白炽灯[8]。目前，照明LED的应用每年发展的速度超过20%，世界上的许多发达国家都开始大量应用LED照明。现在，一般的LED发光效率超过500m/W,专家预计，2015年可能会超过1000m/W。功率LED优异的散热特性与光学特性更能适应普通照明领域。为替代荧光灯，白光LED必须具有150～200lm/W的光效，而且每一个LED的价格应该在0.015美元以下[9]。想要做到这个标准，仍有很多技术要突破。根据理论的说法，LED的发光效率可以非常接近100%。所以LED被看成21实际的新型光源，很多希望在白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。为了提高白光LED的发光效率，世界上许多国家的科研人员正从改进工艺和开发新的材料入手，以改进产品结构。

美国波士顿的Photonics Research研究中心报道了LED技术方面的新进展，声称光效达到330lm/W。这种被称为Photon-rectcling的半导体光源可发出蓝、黄两种波长的光[10]。所发出的光能使人感到的是白光。这种光效与目前市场上的LED比要高10倍甚至更高。不过，应该指出，从实验室到商业化的产品这条路也许还十分漫长。

奥地利的照明设计公司做了一个大型的实验，用了14000只白光和彩色LED 的混合照明整个房间。光照水平可以达到600-700Lux,足够一间普通办公室的照明。用计算机计算白光，蓝光，蓝/绿光，琥珀和红光二极管的混合效果，可以得到2500-3000k的暖色温，其显色指数非常好[11]。

由于LED产业不断涌现新技术、新产品、新应用，呈现出了欣欣向荣的景象，可以相信，半导体技术不仅不会被其他技术取代，而且会继续沿着原来的轨道先前发展。半导体照明技术由于技术的先进性和产品使用的广泛性，已经被广泛认为是最具发展潜力的高科技领域之一[12]。半导体照明产业具有明显的节能和环

保效果，也被认为是一个战略性的高技术产业。

1.3 调光控制器的设计任务和要求

光敏电阻来完成调光控制器的设计。要求通过光敏电阻接到的外界不同的照度，通过显示照度来自动调控和模拟调控相结合控制LED照明灯的亮度。

（1）采集信号部分—光敏电阻光电转换电阻

（2）控制电路部分—STC12C5A60S2单片机

（3）照明电路部分—大功率LED

（4）指示电路部分—LCD液晶显示当前光照

PWM方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口，在不改变PWM方波周期的前提下，通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比，从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件，另外ADC的位数尽量高，单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前，单片机先快速读取充电电流的大小，然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较，若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM的占空比，LED灯光度变亮；若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比，LED灯光度变暗。

本文介绍了以STC12C5A60S2[13]为控制核心，通过光敏电阻感应光度，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节。该LED灯电路简单，很大程度上节省电能，延长LED灯寿命。

2 设计方案

方案一：

采用宏晶STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，直接从P1.1输入光敏电阻的模拟信号，通过单片机内部的A/D转换并选择，从而达到在不同光照下给与LED的PWM波也不同，从而达到调光的目的。

①硬件电路如下：

图1 整体电路图

②宏晶STC12C5A60S2单片机编写程序

③评价：

优点：本设计电路和程序简单，材料普通，程序成本低，适合做毕业设计用。缺点：成品工作不稳定，光敏电阻会由于光照角度的不同无法正常调光。

方案二：

使用飞思卡尔的HCS12XS128，大功率LED、LED恒流驱动芯片PT4115和LM2587T-ADJ开光电源稳压构成整体电路。由于大功率LED是高功率容电器，如果直接接在单片机的输出端，单片机无法驱动LED正常工作，因此，我需要用高功率LED驱动芯片PT4115来做驱动，另外，要是LED长时间稳定工作，还需要LED升压变压器芯片LM2587T-ADJ来供给恒流源。

①硬件电路图

电源模块：LM2587T-ADJ开光电源稳压构成整体电路如图2所示：

图2 LM2587-AD开光电源稳压IC构成整体电路驱动模块：LED恒流驱动芯片PT4115如图3所示：

图3 LED恒流源驱动芯片PT4115

控制模块：HCS12XS128(飞思卡尔单片机)[14]如图4所示：

图4 飞思卡尔引脚图

②用飞思卡尔单片机HCS12XS128编写程序。

③评价：

优点：飞思卡尔的HCS12XS128是一款高性能单片机，加上LED升压变压器芯片LM2587T-ADJ有利于LED的长时工作。

缺点：材料太高级，成本较高。

方案三：

依然使用宏晶STC12C5A60S2单片机和点接触直插型LED，但增添PWM（脉冲调制功能）和液晶输出，随着照度的不同，亮度能够自动调节，还会显示当前照度值。

优点：材料普通，成本低，功能完善，有较广泛的工业用途。

缺点：点接触直插型LED的发光功率低，在照明方面亮度可能不够。

从总体方案来说，方案一比方案二成本低，但方案二比方案一电路稳定，在元器件上，飞思卡尔的HCS12XS128工作频率比宏晶STC12C5A60S2要高，这就使灯变化的反应要快多了；另外，大功率LED的亮度要比点接触直插型LED高的多，

更适合于照明。而虽然方案三与方案二相比，功能完善了不少，还针对方案一工作不稳定的缺点进行了补救，就是使用PWM脉冲调制来固定LED的工作电信号，这样就不会因为外界照度的不均匀而造成LED工作混乱的现象；而与方案三相比，方案三的材料比较普通，容易购买到器件，而且成本低，虽然在照明效果上并没有方案二那么出众，从成品的实用性和扩展来说，方案三的更符合未来照明系统只能化、工业生产检测自动化的趋势。因此最后决定按方案三进行本次毕业设计。

3 调光控制系统的设计

3.1基于调光控制器的整体框图

基于STC单片机的PWM调光是以STC12C5A60S2作为主控芯片，设置了手动控制和自动控制。在手动控制时，分为三档，输出不同的PWM占空比对LED的电流进行控制，从而实现了对光度的手动调节。

在自动控制时，通过STC12C5A60S2内部模拟-数字不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM的占空比对LED 的电流进行控制，从而实现了对光度的自动调节。总体框图如图5

图5 整体框图

3.2电源设计

本次设计我选用的降压稳压部分由三端稳压管7805、电解电容组成，将9V 转换成稳定的5V。电路图6所示：

图6 电源电路

3.3主控电路

主控电路采用STC12C5A60S2单片机来完成，就硬件而言，分为单片机的输入、输出两大部分，而输入部分主要是信号采集电路，经过单片机内部的数模转换，输出主要是高亮度LED的亮度不同，液晶显示照度，脉冲调制（PWM）控制照明灯的亮度。STC12C5A60S2是一款八位，片内有ROM/EPROM的单片机，其硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。这种芯片构成的最小系统简单、实用﹑可靠。如下图7所示。本设计所选用的晶振为12MHZ，晶振电容为30PF。

图7 主控电路

3.3.1 STC12C5A60S2的单片机

STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶技术生产的单片机/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用的复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强化干扰场合。STC12C5A60S2的引脚排列如图8所示：

图8 STC12C5A60S2引脚图

利用STC12C5A60S2的IO口P1.1接收光敏电阻采集的当前光照测检测输出数据。IO口P1.3产生产生相应的PWM波，给高亮度LED，从而有不同的光照。IO口P0作为LCD液晶显示器的数据/指令输入端口。

由于STC12C5A60S2内部集成了复位电路，所以该设计省略了外部RC复位电路。STC12C5A60S2单片机的时钟电路采用的是内部的时钟电路，利用单片机内部的振荡电路，并在XLAT1和XLAT2两引脚间外接石英晶体和电容构成的并联谐振电路，使内部振荡器产生自激振荡。石英晶体Y1频率是12.0M，C1和C2是30pf。STC12C5A60S2基本外围电路如图9所示。

图9 STC12C5A60S2单片机最小系统线路图

要让单片机工作起来，就得满足单片机最小硬件电路组成[13]:

电源电路：向单片机供电（第40脚接Vcc,第20脚接GND）。

时钟电路：单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度（18、19脚接晶振）。复位电路：确定单片机的起始状态，完成单片机的启动过程（第9脚RES/VPD）。另外，第31脚接高电平。

3.3.2 AD转换电路

在信号采集方面，我选用了光敏电阻和电位器来构成信号采集电路，如图10所示。AD转换电路有STC12内部10位AD组成。STC125A60S2内部AD基准电压5V，输入电压范围为0～5V,输出数字量最大值为1024。

图10 信号采集电路

3.3.3 LCD显示电路

本设计当前光照采用的是LCD1602显示检测信息。所以单片机需要给LCD 分配3位个控制信号IO口和8位数据传输IO口，LCD的EN控制端连接P2.2,RS 控制端连接P2.0，RW控制端连接P2.1，8位数据总线连接PO口。（LCD部分电路如图11）。

图11 LCD电路引脚分配

LCD1602的内部结构：输入/输出缓冲器，指令寄存器，指令译码器，数据寄存器，地址计数器以及其他的一些辅助电路。

指令寄存器：一个8位寄存器，功能是存放微处理器所送入的LCM指令，DDRAM,CGRAM的地址。

指令译码器：功能是将指令寄存器中的指令译码，以获取所要操作DDRAM

或CGRAM的地址。

数据寄存器：连接LCM的内部数据总线，DDRAM或CGRAM得数据的存取都需要通过本寄存器，当处理器读取DDRAM的内容后，DDRAM将自动加载下一个地址的内容。因此，若要连续读取DDRAM或CGRAM的数据，只需要制定其起始地址即可。

地址计数器：连接LCM的内部地址总线，DDRAM或CGRAM都操作都需要通过本计数器所提供的地址来寻址。当存取DDRAM或CGRAM时，AC具有自动增加的功能，也就是自动指到下一个记忆地址。当RS = 0、RW = 1时，进入读取AC内容的状态。AC里的数据将输出到D0—D7数据总线上。

忙碌标志位（BF）：用以表示LCM的当前状态，若BF = 1，则表示LCM处于忙碌状态，无法接受外部指令或数据。若BF = 0，则可以接受外部指令或数据。

数据显示寄存器映射所要显示的数据。为LCD的“主战场”，实际上在本寄存器里存的是所要显示的ASCII码，再以ASCII为地址，到CGROM或HCGROM 里找到该字形的显示编码。DDRAM的存储地址分为4行，第一行的地址为0x80—0x8f，第二行的地址为0x90—0x9f，第三行的地址为0xa0—0xaf,第四行的地址为0xb0—0xbf，其中第一行和第二行直接对应到LCD的显示面板。而第三行和第四行空有存储位置，在LCD上没有实际的显示区。

LCD的引脚说明：

1，2（VSS，VDD）脚是电源的两个输入引脚；

3（V0）脚是LCD的亮度调引脚；

4（RS）脚是处理数据类型选择引脚，RS = 1处理数据，RS = 0 处理指令；

5（RW）脚是读写操作选择引脚，RW = 1 读操作，RW = 0 写操作；

6（EN）脚是LCD使能引脚；

7—14（D0—D7）是8位数据总线引脚；

LCD1602的操作时序：

读操作时序：在将RW引脚置为逻辑高电平（读时序开始）至少延迟30ns 后将使能（EN）置为有效，此时数据总线的数据在延迟不超过100ns之后，LCD 上的数据可以送入总线控制器进行处理；使能信号的脉冲宽度不得小于150ns；之后再将使能（EN）置为逻辑低电平，一个读时序结束。读时序如图12。

图12 LCD读操作时序

写操作时序：在将RW引脚置为逻辑低电平（写时序开始）至少延迟30ns 后将使能（EN）置为有效，此时总线控制器的数据可以通过数据总线写入到LCD，使能（EN）信号的脉冲宽度必须至少维持150ns；之后再将使能（EN）置为逻辑低电平，一个写时序结束。写时序如图13。

图13 LCD读操作时序

LCD1602的操作指令：

清屏指令：清除显示屏，把光标移至左上角。

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

光标归位：将光标移至左上角，显示内容不变。

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 0 0 0 0 1 z

输入模式设置：

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S

I/D = 1：地址递增I/D = 0：地址递减

S = 1：显示屏移位S = 0：显示屏不移位

开关显示屏：

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 0 0 1 D C B

D = 1：开启显示屏D = 0：关闭显示屏

C = 1：开启光标 C = 0：关闭光标

B = 1：光标所在位置字符反白 B = 0：光标所在位置字符不反白

移位方式：

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 0 1 S/C R/L Z Z

S/C = 1：显示屏移位 S/C = 0：光标移位

R/L = 1：向右移R/L = 0：向左移

显示模式设置：16x2显示，5x7点阵，8位数据接口

RS RW D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 0 0 0 1 1 1 0 0 0

数据指针设置：

0X80+地址码（0 – 27H，40H – 67H）

图14 LCD电路

LED 的亮度受电流控制，通过控制电流调节LED 灯的亮度。利用公式

I

T I ON

L t

可知，利用调整PWM 不同的占空比

就可以控制电流的大小。电流

由三极管9013提供驱动，PWM 由P1.3输出，低电平有效。如下图15所示：

图15 PWM 电路

3.3.5 按键切换手动和自动

K3按下为自动控制，K4按下为手动控制，来回按K3、K4切换。当手动按键按下时，K1为LED 亮度增加，当增加到最大值自动为最小，K2为LED 亮度减小，当减少到最小值时自动为最大。如下图16所示：

图16 按键电路

<1>光敏电阻反馈部分

光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换。因此，不断采集光敏电阻对地的电压便可以获知LED灯周边光强的变化。如下图17所示：

图17光敏电路

先设定当下的环境亮度为设定亮度，当环境的亮度变量的时候，即大于那个设定亮度是，减少PWM输出，LED灯会变暗，而且以此当下的环境作为设定的亮度；当环境亮度再次改变，变暗的时候，程序会增大PWM输出，LED灯会变亮，而且以此为设定环境亮度；通过设定环境的标准来自动调节LED亮度。

4. LED 调光控制器的程序设计

4.1 系统流程图

初始化

读取当前亮度

当前亮度>设定亮度？

增大PWM 输出

减小PWM 输出

Y

N

图18 程序流程图

先设定当下的环境亮度为设定亮度，当环境的亮度变量的时候，即大于那个设定亮度是，减少PWM 输出，LED 灯会变暗，而且以此当下的环境作为设定的亮度；当环境亮度再次改变，变暗的时候，程序会增大PWM 输出，LED 灯会变亮，而且以此为设定环境亮度；通过设定环境的标准来自动调节LED 亮度。 <1>按键扫描

不断扫描按键判断是手动控制和自动控制。程序代码：

if(key4==0) // 手动模式 {

delay(5); if(key4==0) {

while(key3==1) {

write_com(0x80);

display(AD_work(1));

if(key1==0)

{

delay(5);

if(key1==0)

{

if(j==11)

j=0;

pwm_set((PWM[j++]));

}

}

if(key2==0)

{

delay(5);

if(key2==0)

{

if(j==0)

j=11;

pwm_set((PWM[j--]));

}

}

}

}

<2>AD转换

启动内部AD，然后经过4个CPU时钟的延时，其值才能够保证被设置进ADC_CONTR 寄存器，返回AD转换完成的10位数据(16进制)。程序代码如下：

void AD_init()

{

P1ASF=0x02; //P1.1 作为模拟功能AD使用

·

ADC_RES=0; //清零转换结果寄存器高8位

ADC_RESL=0; //清零转换结果寄存器低2位

ADC_CONTR=0x80;//开启AD电源

delay(2); //等待1ms，让AD电源稳定

ES=1;

EA=1;

}

uint AD_get(uchar channel)

{

ADC_CONTR=0x88|channel; //开启AD转换1000 1000 即POWER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0

_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//要经过4个CPU时钟的延时，其值才

课程设计日光灯调光

课 程 设 计 题目日光灯亮度调节电路设计专业电气工程及其自动化班级1102 姓名 日期2015年3月17日

一、设计题目分析 亮度可调节台灯作为一种成熟的产品已经走进千家万户以及各个寝室之中，使用者可以根据需求自主选择当前台灯亮度，起到保护视力，节约能源的目的。但是对于目前仍然应用广泛的日光灯在亮度可调方面确还很少见。对一些照明时间较长、照明设备较多的场所(如学校教室、商场等)，其照明系统的使用浪费现象屡见不鲜。由于缺乏科学管理和管理人员的责任心不强，有时在借助外界环境能正常工作和夜晚室内空无一人时，整个房间内也是灯火通明。这样下来，无形中所浪费的电能是非常惊人的。如果可以借鉴台灯的模式，当客人临门，欢度节日，教室上课等时间，可以认为提高照明亮度；而当我们在休息，看电视，照料婴儿，教室人少的时候，则适当调低日光灯的照明亮度，使之能满足正常的照明功能即可。基于此种需求，我发现可采用晶闸管相控调光的方法对日光灯的亮度进行调节。 晶闸管相控调光是采用相位控制的方法来改变晶闸管导通时间实现调光。对普通反向阻断型的可控硅，其闸流特性表现为当可控硅加上正向阳极电压的同时，又加上适当的正向门极控制电压时，晶闸管就导通，这一导通即使在撤去门极控制电压后仍将维持，一直到加上反向阳极电压或晶闸管阳极电流小于晶闸管自身的维持电流后才会关断。 晶闸管相控调光对照明系统的电压调节速度快，调光明显且精度高。由于调光电路主要是电力电子元件组成，相对来说体积小、设备质量轻、性价比高。调压电路由单向晶闸管、三极管及阻容移相电路组成。通过调节电位器RP，即可改变晶闸管的导通角，使加到日光灯管两端的工频交流电压发生改变，从而达到改变日光灯发光亮度的调光目的。因此，我们采用单向晶闸管配合三极管组成的触发电路来进行灯光亮度调节。 二、选择方案 如图1所示是一个适合日光灯使用的单向晶闸管调光灯电路，即用普通三极管触发的单向晶闸管调光灯电路，VT2、VT3组成互补型放大器以构成晶闸管VT1的触发电路。 220V交流电通过灯泡E经VD1～VD4桥式整流，输出全波脉动电压，此电压经R1、R5、RP向电容C充电，使VT3发射极电位不断升高。当高于其基极电压时，VT3、VT2即导通，晶闸管VT1门极即获得触发脉冲，VT1导通。

DALI控制镇流器调光

荧光灯电子镇流器数字调光方案研究 作者：王守志毛兴武 关键词：镇流器，数字调光，微控制器，数字可寻址照明接口(DALI) 摘要：基于调光镇流器控制器IR21592的数字调光电子镇流器设计方案，含有一个通用电压输入的有源PFC电路，同时包含一个微控制器及连接到数字可寻址照明接口(DALI)的隔离电路。在介绍数字调光原理的基础上，给出了36W/T8荧光灯数字调光电子镇流器电路。 O 引言 可调光荧光灯电于镇流器具有明显的节电效果，故在近几年中得到了迅速发展和应用。荧光灯是一种低压气体放电灯，是非电阻性负载。因此，荧光灯调光控制技术要比白炽灯调光复杂得多。荧光灯调光技术分模拟调光和数字调光两种类型。对于紧凑型节能灯台灯的调光，通常采用模拟技术。而对于用于家庭、办公室、商场、车间等场所照明的调光荧光灯，则采用数字调光方案。数字调光电子镇流器，代表了该照明电器未来发展的方向。 荧光灯调光通过调节灯管功率实现。灯功率调节又有两种方法：一种是调节频率改变镇流器输出级LC网络的阻抗来调节灯电流，从而改变灯功率和灯亮度；另一种是通过凋节灯电流与灯电压之间的相位，来调节灯功率。IR公司生产的调光镇流器IR21592／IR21593，则采用相位调光方案。 1 数字可寻址照明接口(DALI) 数字可调光电子镇流器需利用DALI。数字可寻址照明接口(DALI)国际标准prIEC929，是一种在两线网络上去接口照明装置的通信协议和方法。DALI协议为16位，支持高达64个镇流器各自的寻址，16组群被播散到整个照明网络上。除协议之外，DALI还支持光衰减、对数调光、现场实况和故障检测。 对于全部照明环境，DALI允许不同的控制和管理。DALI利用同一个控制系统，可以控制(发送和接收)64个不同的电子镇流器。发射指令既可以到达单个镇流器，也可以到达一组镇流器，并实现从100％到l％的调光范围。通过数字控制，可根据不同的照明需要精密调节光电平。DALI包含256个亮度等级和一个对数调光曲线，如图l所示。在较低的光电平上易于更好地控制，而且对人的眼睛也更加敏感。

智能控制器产品结构研发设计

智能控制器产品结构研发设计 发表时间：2018-09-18T15:13:47.697Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：阳金伟 [导读] 摘要：智能机器控制设计是基于一个控制系统网络。 (珠海派诺科技股份有限公司 519085) 摘要：智能机器控制设计是基于一个控制系统网络。这需要一个无缝通信基础设施来处理时间要求严格的数据、优先级较低的数据和状态信息，并与监控系统进行通信。为了应对日益增加的分布式嵌入式系统复杂性，机器制造商可以采用以软件为中心的系统设计方法。本文就智能控制器产品结构研发设计进行探讨。 关键词：智能控制器产品研发设计 引言：智能控制器是以自动控制技术和计算机技术为核心，集成微电子技术、电力电子技术、信息传感技术、显示与界面技术、通信技术、电磁兼容技术等诸多技术门类而形成的高科技产品。目前，智能控制器应用领域广泛，主要涉及家用电器、健康与护理产品、电动工具及工业设备装置、智能建筑与家居、汽车电子等极为广泛的领域，是部分新兴产业快速发展的牵引力，也是某些传统产业升级换代的重要驱动因素。随着市场需求的高速增长、市场应用领域的持续扩大，除了传统的制造业领域，智能控制器在电力、化工、农业、建筑、军事等其他领域及其相关产品中的应用将越来越普及，整个市场前景广阔。 1.智能控制器设计方法与挑战 现代机器控制系统通过获取环境、进程和机器参数等相关数据和信息来适应不断变化的条件、执行不完全重复的任务或者提高效率和性能。传感器与测量技术扮演着越来越重要的角色，因为他们使得设备制造商能够开发出可感知环境以及实时监测执行过程的系统，从而确保重要机械部件的良好状态，并利用这些信息进行自适应控制。这要求控制系统能够集成传感器数据、实时采集信息，并在高速运行控制循环的同时并行处理来自多个传感器的信息。具有工业级耐用性的高性能嵌入式系统通过模块化 I/O 设备提供直接的传感器连接。当今领先的设备制造商采用实时处理器和可编程硬件相结合的异构计算架构来满足最苛刻的应用需求。过去，设计团队是由机械、电气和控制工程师组成，各自负责自己的设计任务。然而，当今的现代化机器需要不同的设计团队更紧密地合作。面向机电一体化的设计工具可仿真整个设计过程中机械和电气子系统之间的交互，从而优化了机器开发。以前，来自各个学科领域的工程师团队都各自独立地工作或按顺序进行开发。设计决策都是独立做出的，导致开发时间和成本增加。如今，为了通过机电一体化方法来简化开发，团队就需要同时并行工作，在设计、原型和部署上相互合作。机电一体化方法的一个重要方面是构建虚拟原型的能力，因为它有助工程师和科学家在机器尚未实际成型之前就可以先对机器进行研究。 2.智能控制器产品结构研发设计——分散协同控制 现代机器采用的是模块化方法。它们包含了一个智能子系统网络，这些子系统共同执行机器内的所有自动化任务，并与更高层次的控制系统进行机器设备层面的通信，从而使智能工厂成为可能。如果要创建自适应且可扩展的系统，控制系统结构必须能够反映这种模块化特性。互连多个子系统并保持定时和同步需要使用工业通信协议。以软件为中心的设计方法和能够让单个设计工具实现多个不同自动化任务的编程工具可以帮助用户在控制软件中反映机械系统的模块化特性。 虽然简单的系统可能没有采用将一个中央控制器连接至分散 I/O 的典型概念，但现代机器采用了一个基于分层结构的控制架构，其中较高层次的控制系统连接到从控制器，从 控制器负责执行定义清晰且受控制的自动化操作。 LabVIEW RIO 架构提供了一种混合的方法：一个完全自定义的现成平台，搭载可编程 FPGA 模块，并且能够访问 NI 和第三方供应商提供的各种 I/O 模块。通过使用 LabVIEW FPGA 模块所提供的功能和 IP，机器制造商可以专注于自定义算法的设计和优化，而不是花费数周甚至数月的时间在硬件设计上或者让第三方公司设计又一个针对特定应用的黑匣子嵌入式解决方案。基于相同架构的自定义 I/O 前端和仅板卡模块提供了更高的灵活性。 3.异构计算架构 随着机器控制应用越来越复杂，硬件架构和嵌入式系统设计工具也必须满足日益苛刻的需求同时还要缩短设计时间。过去，许多嵌入式系统仅采用单个 CPU，因此系统设计师都依赖于 CPU 时钟速度的提升、多核计算技术以及其他创新方法来满足复杂应用所需的处理能力。然而，越来越多的系统设计工程师开始转向具有多个不同处理元件的计算架构上，这种架构保证了吞吐量、延迟、灵活性、成本等因素之间的最佳平衡。异构计算架构便可提供所有这些优势，使先进机器应用所需的高性能嵌入式系统得以实现。 为了说明异构计算架构带来的好处，我们来设想一个由 CPU、FPGA 和 I/O 组成的架构。 FPGA 非常适用于处理并行计算，比如并行控制循环、在大量数据通道上运行信号处理，以及在一个系统中执行多个独立的自动化任务。另外，由于 FPGA 可直接在硬件中执行计算，因而为自定义触发和高速闭环控制等任务提供了低延迟处理方法。将 FPGA 集成到计算架构也可提高嵌入式系统的灵活性，使它们相比具有固定逻辑的系统更容易升级，也更能适应不断变化的 I/O 要求。将 CPU 和 FPGA 集成到同一个异构架构意味着系统设计人员不需要在 FPGA 和和 CPU 之间做出抉择。此外，相比尝试使用单元件解决方案来解决该元件并不擅长解决的问题，选择异构架构要明智得多。例如，单个 FPGA 就可以处理通常使用大量 CPU 来执行的低延迟并行任务。 虽然包含多个处理单元的嵌入式系统设计有很多优点，但当涉及到软件开发时同样也存在诸多挑战。嵌入式系统的专业架构包含了许多独立的处理单元和各种不同的工具，需要专业知识来对其进行编程，这意味着需要大型的设计团队。例如，FPGA 编程通常需要具备VHDL 编程知识，这个技能可能需要大量的培训投资、更多的员工或昂贵的外包。此外，开发软件栈来支持异构架构的工作量非常大，涉及驱动集成、板卡支持、开发中间件来实现元件间通信、I/O 接口逻辑等。系统设计工程师可以使用由标准异构架构、可互换 I/O 和高层系统设计软件组成的集成软硬件平台来解决这些挑战。高层设计工具基于底层硬件知识，可在开发过程中抽象系统架构和 I/O，提高生产力以及减少系统设计人员管理低层实现细节的需求。开发基于异构架构的嵌入式系统时，系统设计人员可以使用高层系统设计工具来抽象单个处理元件（如 FPGA）的架构，并提供一个统一的编程模型来帮助设计人员利用不同元件的性能优势。此外，高层设计软件的抽象可进一步简化功能行为的描述，即使硬件或通信接口发生变化也可重复利用代码。 4.机电一体化设计方法 在现代机器设计中，每个决定都会产生连锁反应。如果机械团队决定更改材料，就会改变机械部件的重量，进而影响电机规格，有时

调光灯光控制器使用说明

DK-503调光控制器 使用说明书（1.1） 深圳市必爱歌电子科技有限公司 版本作者日期内容 1．0 丁度旭2010.09.02 创建 1．1 胡冬贤2011.11.11 增加三路单独控制，线性调光。

DK-503调光灯光控制器使用说明书（V1.1） 请注意：DK-503和DK-05、DK-08的工作状态设置方法不一样 一、DK-503调光灯光控制器基本参数： 产品规格：DK－503灯光控制器5路开关控制，3路调光控制 工作电压：220V-250V 功耗10W；外型尺寸：220*125*55 (长*深*高) 单路负载：可调灯光1500W（7A）开关灯光6000W（30A） 产品特点: a、三路调光可实现每路独立控制。 b、每路的亮度开关记忆功能。 d、调光亮度变化渐变，避免视觉冲击。 e、调光每路可编入场景中，且不同场景亮度不同。 F、灯光控制器上可直接按键操作设定灯光亮度。g、可恢复出厂默认值。 二、DK-503前面板图： 前面板自左至右八个按键有两种含义。含义一：“通道”对应后面板连接的八路负载，按键上方的LED灯表示状态，正常工作时，LED亮表示该路负载接通为亮；设置状态时，LED亮表示该路负载受控制。含义二：“场景”代表本机的灯光组合（注：另一叫法为“场景”），有八个场景A-H和开机场景共九种场景。 前面板最右边按键代表“确认设置”键，其上方的LED代表“设置指示灯”。 后面板灯光接线图 灯控墙板举例 （用网线连接灯光墙板至DK系列墙板的 任意一个LINK口） 三、出厂默认设置： 1、出厂默认灯光场景：出场默认开机场景：通道1－8连接的8个灯全亮。 场景A（动感）：通道1灯的亮灭控制场景B（柔和）：通道2灯的亮灭控制 场景C（明亮）：通道3灯的亮灭控制场景D（抒情）：通道4灯的亮灭控制 场景E（未取名）：通道5灯的亮灭控制场景F（未取名）：通道6灯的亮灭控制 场景G（未取名）：通道7灯的亮灭控制场景H（未取名）：通道8灯的亮灭控制 2、什么是“灯光场景”：多路灯光的亮灭组合而成的场景就是所谓的“灯光场景”。最简单的是一个灯光场景单独只控制一个 灯。复杂的比如可以要求灯光场景A（动感）控制通道1、2、3 连接的三个灯的同时亮灭，灯光场景B（柔和）控制通道

综合实践活动设计和制作一个模拟的调光灯

综合实践活动 （设计和制作一个模拟的调光灯） 教学课题：综合实践活动设计和制作一个模拟的调光灯 [教学设计] 设计和制作模拟调光灯是在学生学习了电阻、变阻器及欧姆定律的基础上对学生提出的一次综合知识的应用。教材以综合实践活动来完成本章一开始提出的目标任务，这既是对本章内容的回顾总结，又是对本章知识的具体应用，与此同时，更是对学生的操作技能的提高训练。通过具体的实物制作，使得学生感知理论对实践的指导价值和在操作中取得直接经验并获得成功的愉悦。 [教学目标] 通过设计和制作模拟的调光灯，激发学生的学习兴趣和求知欲望，培养学生的动手能力，发展学生的思维能力和创新意识。 [教学重点] 1．引导学生设计出电路。 2．怎样控制调光灯的亮度。 [教学难点] 1．实验器材规格的选取。 2．确保电路安全所采取的保护措施。 [教学器材] 直流电源（最低电压约9V）、电灯（2.5V 0.3A）、灯座、开关、各种铅笔、导线、金属回形针、各种规格的定值电阻（可通过电流不低于0.3A）、电流表（量程为0-3V和0-15V）、各种工艺材料和工具，其他自选材料。 [课前准备] 1．一个2.5V 0.3A的小电灯能否直接接到6V的电源两端？为什么？ 2．要使小灯泡正常发光，应串联一个多大的电阻？ 3．你认为灯泡的亮度与什么因素有关？要改变灯泡的亮度你有什么办法？

对同学们画的电路图给于适

保留板书： 综合实践活动 设计和制作一个模拟的调光灯 一、实验器材 直流电源（最低电压约9V ）、电灯（2.5V 0.3A ）、灯座、开关、各种铅笔、导线、金属回形针、各种规格的定值电阻等。 二、设计电路 可能的电路图 三、电路连接 四、交流与评价

计算机组成原理课程设计硬布线控制器的设计与实现

硬布线控制器的设计与调试 教学目的、任务与实验设备 教学目的 熟练掌握实验5和硬布线控制器的组成原理与应用。 复习和应用数据通路及逻辑表达式。 学习运用ISP（在系统编程）技术进行设计和调试的基本步骤和方法，熟 悉集成开发软件中设计调试工具的使用，体会ISP技术相对于传统开发技术的优点。 教学任务 按给定的数据格式和指令系统，在所提供的器件范围内，设计一台硬布线 控制器控制的模型计算机。 根据设计图纸，在通用实验台上进行组装，并调试成功。 在组装调试成功的基础上，整理出设计图纸和其他文件。 实验设备 微操作控制信号·····CnC1结果反馈信息指B1硬布线控制器指令（组合

逻辑网络）令Bn译寄码ispLSI1032E-70LJ84存模器块 T1W1T1W4启动 TJ停止节拍脉冲节拍电位/时钟发生器SKIP复位硬布线控制器结构方框图 计算机组成原理实验系统一台－4TEC 直流万用表一只 器件，则需要一台ISP）ispLSI1032。采用集成电路建议使用ISP芯片（一片 作设计、编程和下载使用。ispEXPERT)机运行设计自动化软件(例如PC 总体设计思路（描述指令系统，给数据通路） 条机器指令。实验设计中采用12采用与模型计算机相同的指令系统，即 条指令93条机器指令，只保留该指令系统的子集：去掉中断指令后的。采用的数据通路和微程序控制器方案相同。 ·数据通路图和数据通路控制信号 DBUS

CINS S2T4CEL#CER端口指令口端数据S1ALUALU_BUS LRW(T3)口端A口端BS0RAM LDAR1(T4) LDDR1(T3)LDDR2(T3)AR1_INC LDAR2(T2)AR1AR2DR2DR1M3MUX3M1M2MUX2MUX1DBUS LDPC(T4)RS_BUS#IAR_BUS#PC PC_ADD LDIAR IAR ALU2PC_INCRD0、RS0RD1、RS1端口B端口A RF WR0、 WR1WRD(T2)LDR4(T2)R4LDER(T4)ER M4MUX4DBUS SW_BUS#WR0、WR1RD0RD1、RS0、RS1控SW7—SW0制器控制..LDIR(T4)信IR.INTQ、C号 图4数据通路总体图2． 控制器的设计思路 硬布线控制器能够实现控制功能，关键在于它的组合逻辑译码电路。译码 电路的任务就是将一系列有关指令、时序等的输入信号，转化为一个个控制信号，输出到各执行部件中。 根据硬布线控制器的基本原理，针对每个控制信号S，可以列出它的译码

基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案

基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案2012-04-26 站长统计 中心议题: 基于PWM调光的多功能LED台灯设计方案 解决方案 探究系统硬件电路设计方法 设计基于PWM 调光的多功能LED 台灯 引言 随着全球能源危机和气候变暖问题的日益严重，绿色节能已经成为全球普遍关注的话题，人们正通过各种途径寻找新的节能方式。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%,我国也达到12%.随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯(如高压钠灯和金卤灯)之后的第四代新光源。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的"建设资源节约型和环境友好型社会"的要求。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。 目前，市场上采用白炽灯、卤素灯、荧光灯为光源的台灯普遍存在着低效率、高能耗、不易调光等缺点;至于寿命结束的含汞灯，一旦处理不当，将对环境造成严重危害;而且部分台灯产品功能单一，缺少亮度调节、时钟日历、温度显示等功能，无法适应现代家庭生活的实际需求。为解决当前问题，本文设计了以AT89S51

单片机为核心的多功能白光LED 台灯系统，采用PT4115 大功率LED 恒流驱动方案，可实现对LED 台灯的PWM 调光控制;同时兼有时钟日历、声光闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时，为家庭使用提供了极大的便捷。 1 系统硬件电路设计 该多功能 LED 台灯系统采用20 只5mm 高亮白光LED 灯珠为光源，以 AT89S51 单片机为主控芯片，由LED 恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1 所示。 该系统可具体实现LED 台灯的10 级PWM 调光控制;液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息;闹钟功能采用声光报警方式，即一旦到达闹钟时间，LED 台灯自动点亮，并发出蜂鸣声报警，以唤醒用户;用户可通过按键系统实现对时钟日历与闹钟参数的设置、LED 亮度的调节以及闹钟报警的解除。 图1 系统结构框图 1.1 单片机主控系统 本设计主控系统采用ATMEL 公司的高性能AT89S51 芯片实现，其P0 口外接10K 的上拉电阻，P0.0~P0.7 同时作为DS12C887 的数据接口与液晶1602 的数据接口。P2.0~P2.3分别连接DS12C887 芯片的片选端CS、地址选通输入端AS、数据选择端DS 与读/写输入端R/W,P3.2 连接其闹钟中断请求输出端IRQ.P2.5~P2.7 分别连接液晶1602 的使能端EN、数据/命令选择端RS、读/写选择端RW.P2.4 作为蜂鸣器控制端。P3.0 作为DS18B20 的信号输入端。P3.1、P3.4、P3.5、P3.6

基于ZigBee的LED灯调光控制器设计与实现

5 基于ZigBee技术的LED灯调光控制器设计与实现 5.1 概述 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，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灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。 LED灯最大的优点就是节能环保。光的发光效率达到100流明/瓦以上，普通的白炽灯只能达到40流明/瓦，节能灯也就在70流明/瓦左右徘徊。所以，同样的瓦数，LED灯效果会比白炽灯和节能灯亮很多。1瓦LED灯亮度相当于2瓦左右的节能灯， 5瓦LED灯1000小时耗电5度，LED灯寿命可以达到5万小时，LED灯无辐射。 随着社会经济的发展，对LED灯的需求越来越高。所以在物联网智能家居、智慧照明系统中研究基于ZigBee的LED灯驱动控制显得非常重要。 5.2 LED灯驱动电路研究设计 采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路，由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点，也常应用于LED的驱动电路中。 图5-1为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路：请注意，大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管，建议连接上，因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间(如雷电﹑大用电设备起动等)有效地将突变电流泄放，从而保护二级关和其它晶体管，它们的响应时间一般在微毫秒级。

调光台灯电路设计

摘要 为了节能和保护视力，市场上出现各种各样的调光台灯，也有很多的人研究更节能的调光方法。通过multisim10.0仿真，设计出一种调光台灯，通过控制单向晶闸管的导通角来改变灯泡的亮度。CD4017的输出接不同的电阻，高电平经过这些不同大小的电阻对电容进行充电，充电的快慢不一样，单向向晶闸管的触发脉冲移动，导通角发生变化，从而达到调光的目的。 关键词： Multisim；调光；CD4017十进制计数译码器；单向晶闸管；单相桥式整流电路

目录 一设计任务 (3) 1.1设计目的和意义 (3) 1.1.1目的 (3) 1.1.2意义 (3) 1.2初始参数和要求 (3) 1.2.1 初始参数 (3) 1.2.2要求 (3) 二系统设计 (4) 2.1系统工作原理 (4) 2.1.1CD4017工作原理 (4) 2.1.2单向晶闸管 (6) 2.1.3单相桥式整流电路 (7) 2.1.4调光台灯电路原理 (8) 2.2 器件选择 (9) 2.3电路设计 (9) 2.4 电路仿真测试 (13) 三总结 (14) 3.1结论 (14) 3.2优点与不足 (14) 3.3 心得与体会 (15) 参考文献 (15)

一设计任务 1.1设计目的和意义 1.1.1目的 1、熟悉和学会multisim的使用； 2、学会进行设计电路的方法； 3、通过查资料了解各种元件的功能、参数等； 4、了解调光电路的工作原理并进行设计； 5、以节能和保护视力为目的设计调光台灯电路。 1.1.2意义 1、学会并熟练掌握multisim的使用； 2、培养创新的能力； 3、使台灯可以达到节能的目的； 4、学会应用已经学过的知识。 1.2初始参数和要求 1.2.1 初始参数 CD4017的输出端所接的电阻在10Ω-100Ω之间分散取，以达到多级的调光目的；电源选择220V 50Hz的交流电源；灯泡选用230V的，由于电源电压是220V，所以灯泡选择230V的可避免灯泡烧坏。触发电路的电阻阻值为100Ω，电容为47μF,起保护LED灯作用的电阻阻值为300Ω。 1.2.2要求 每次按动按钮开关，CD4017的10个输出就变换输出高电平“1”，并影响灯泡的亮度。

基于51单片机的调光控制器设计

基于51单片机的调光控制器设计 1 调光控制器设计 在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制器通过单片机控制双向可控硅的导通来实现白炽灯(纯阻负载)亮度的调整。双向可控硅的特点是导通后即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零(交流电压过零点)时，它会自动关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要送出触发信号，触发信号的送出时间就决定了灯泡的亮度。 调光的实现方式就是在过零点后一段时间才触发双向可控硅开关导通，这段时间越长，可控硅导通的时间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。 这就要求要提取出交流电压的过零点，并以此为基础，确定触发信号的送出时间，达到调光的目的。 1．1 硬件部分 本调光控制器的框图如下： 控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，这里选用的是ATMEL的AT89C51单片机。 驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需要。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可控硅。 负载部分：本电路只能控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。 1．2 软件部分 要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取出其过零点的信号(同步信号)，将这个信号送至单片机的外中断，单片机每接收到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改变。当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电流经过可控硅流过白炽灯，使灯发光。延时越长，亮的时间就越短，灯的亮度越暗(并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100Hz，且人的视觉有暂留效应)。由于延时的长短是由按键决定的，所以实际上就是按键控制了光的强弱。 理论上讲，延时时间应该可以是0～10ms内的任意值。在程序中，将一个周期均分成N 等份，每次按键只需要去改变其等份数，在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实际采用的值是95。 可控硅的触发脉冲宽度要根据具体的光耦结合示波器观察而定，在本设计中取20 μs。程序中使用T1来控制这个时间。 对两个调光按键的处理有两种方式：一种是每次按键，无论时间的长短，都只调整一个台阶(亮或暗)；另一种是随按键时间的不同，调整方法不同：短按只调整一个台阶，长按可以连续调整。如前面所述，由于本设计中的台阶数为95(N=95)，如果使用前一种方式，操作太麻烦，所以用后者较为合理。 2 各单元电路及说明 2．1 交流电压过零点信号提取 交流电压过零点信号提取电路，图中的同步信号就是我们需要的交流电压过零点信号。各部分波形。

电子镇流器调光方法与工作原理

电子镇流器调光方法与工作原理 一. 占空比调光法 这种调光控制法是利用调节高频逆变器占空比,来实现灯输出功率调节,对半桥逆变 器的最大占空比为0.5,确保半桥逆变器中对两个功率开关管之间的导通有一个死时 间,以免两个功率开关管由于共态导通而损坏; 这种调光控制法存在的问题:如果电感电流连续并渧后于半桥电压U,则功率开关管 可能在导通时工作在零电位状态,在功率开关管关断瞬间需采取吸收电容以达到ZVS工 作条件,这样可进入ZVS工作方式,这是优点,同时EMI和功率开关管的应力可以明显降 低,然而,如果功率开关管的脉冲占空比太小,以致电感电流不连续,则将失去ZVS工作 特性,并且由于供电直流电压较高而使功率开关管上的应力加大,这种不连续电流导通 状态将导致电路的工作可靠性降低和加大EMI辐射; 除了小的脉冲占空比外，当灯管发生故障时，灯电路也会出现不连续工作状态，当负载为开路故障时，电感电流将流过谐振电容，又于这个电容的容量较小，所以阻抗较大，除非两个功率开关管有吸收电路保护，否则功率开关管将承受很大的电压力； 二. 脉冲调频调光法 脉冲调频调光法也是常用的调光方法，如果高频电子镇流器的脉冲开关工作频率增加，则镇流电感的阻抗也增加，这样通过镇流器电感的电流就会下降，从而实现调光控制，图2-1为 脉冲调频调光法的调光控制特性曲线; 脉冲调频调光法存在如下局限性： 1. 调光范围由脉冲调频范围决定,如果脉冲调频范围不大,则功率调节也不大; 2. 为了在低灯功率工作条件下实现调光, 脉冲调频范围(25-50KHZ),磁芯的工作的工作 频率范围以及驱动电路和控制电路的工作特性都可能限制脉冲调光范围 ; 3. 在整个脉冲调频范围内不易实现软开关,在灯负载较轻时,不能实现软开关 ,并将使功率开关管上的电压应力加大,硬开关的瞬态过渡是EMI辐射的主要来源; 4. 如果半桥功率逆变器不工作在软开关状态，则会导致功率逆变器的损耗加大，使灯电路的工作效率降低; 5. 当脉冲开关工作频率在红外摇控的频率范围内时,荧光灯将发射低电平的红外线,如果脉冲调频范围很大,其它的红外摇控装置(如电视机等家用电器)将会到影响; 6. 灯电流近似反比于功率逆变器的脉冲开关工作频率,调光范围与脉冲开关工作频率之间不是线性关系, 7. 当灯负载发生开路故障时,功率逆变器电路将会出现(电流不连续)DCM工作状态,特别是当脉冲开关工作频率很低时更是如此; 三. 改变半桥功率逆变器供电电压的调光法 利用改变半桥功率逆变器供电电压的方法来实现调光有以下优点: 1. 利用调节半桥功率逆变器供电电压的方法来实现调光 ; 2. 利用固定占空比(約0.5)的方法,可以使半桥功率逆变器工作在软开关镇流电感电流连 续(CCM)的宽调光范围内(这也可使开关控制电路简化); 3. 由于开关脉冲频率固定,所以可以针对给定的灯型号简化控制电路设计; 4. 由于开关脉冲频率刚好大于谐振频率,所以可以降低灯电路的无功功率和提高灯电路工作效率;

cpu控制器的设计

《计算机组成与结构》 课程设计报告 题目：CPU控制器设计 院（系）：信息科学与工程 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：顾兵 20 15 年 06 月 15 日至20 15 年 06 月 26 日 华中科技大学武昌分校制

计算机组成与结构课程设计任务书

目录 目录 (i) 1需求与总体设计 (1) 1.1设计任务及功能要求 (1) 1.1.1设计任务 (1) 1.1.2功能要求 (1) 1.2总体设计 (1) 1.2.1总体设计原理 (1) 1.2.2总体设计说明 (1) 1.3总体框图 (2) 2详细设计与实现 (3) 2.1方案设计与实现 (3) 2.1.1输入与输出逻辑图 (3) 2.1.2指令与控制信号真值表 (3) 2.1.3控制器设计思路流程图 (4) 2.2指令分析及逻辑电路图 (4) 2.2.1 R-type型指令 (4) 2.2.2 Ori指令 (5) 2.2.3 lw指令 (6) 2.2.4 sw指令 (7) 2.2.5 branch指令 (7)

2.2.6 Jump指令 (8) 2.2.7逻辑电路图 (9) 2.3 VHDL代码分析及实现 (10) 2.3.1代码分析 (10) 2.3.2代码实现 (11) 3电路仿真调试 (14) 3.1代码仿真 (14) 3.2功能仿真及调试 (14) 总结 (17) 参考文献 (18)

1需求与总体设计 1.1设计任务及功能要求 1.1.1设计任务 通过对CPU的工作原理和逻辑功能的理解，运用VHDL硬件描述语言实现能支持基本指令的单时钟控制器设计，采用QUARTUS II软件设计仿真和调试完成。 1.1.2功能要求 1.运用VHDL实现能支持基本指令的单时钟控制器设计与调试。 1>实现能够执行R类型、ori、addiu、lw、sw、beg以及jump指令的单时钟控制器使其能够支持基本的指令。 2>实现cpu的控制。 2.采用QUARTUS II软件设计仿真和调试完成。 1.2总体设计 1.2.1总体设计原理 CPU每次从存储器读取一条指令后，PC指针指向正在取值的指令并存放到指令寄存器IR中，IR将指令送到控制器，控制器对指令进行译码，判断指令类型，从而生成相应指令对应的的数据通路控制信号，指挥整个CPU的运转。 控制单元主要包含一个指令译码器，输入的是指令操作码op（R-型指令还包括功能码func），输出的是控制信号。所以，控制单元的设计过程如下。 1>根据每条指令的功能，分析控制信号的取值，并在表中列出。 2>根据列出的指令和控制信号的关系，写出每个控制信号的逻辑表达式。 1.2.2总体设计说明 1）指令格式如下：

遥控调光调色LED灯设计毕业设计

毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：

镇流器调光电路

______________________________________________________________________________________ 设计指南 基于IR2159可调光镇流器的1－10V隔离式电压控制 By Peter Green 相关标题 1)商业设计需要 2)普通应用方法 3)更加容易的方法 4)电路图 5)工作原理 基于 IR2159的调光镇流器的输出亮度是由0─5V 直流控制电压决定的，它为灯的闭环功率控制提供一个参考。输入电压低于0.5V时输出最小。有些已经预先设置好运行功率的镇流器对特殊的灯时，在预先设置功率以下运行并不令人满意, 这一点将随灯的型号不同而发生变化, 它依赖于灯管的长度、直径以及阴极效力, 在预先设置功率以上运行时，灯的功率将以线性从最小增加到最大。当运用IR2159相控技术时, 灯能够输出稳定的最小功率, 典型值为满功率的1%。 1.商业设计需要 在为商用镇流器设计电路时，控制电压为1－10VDC，电压低于1V时, 输出功率最小并且要求线性上升到10V。这个控制电压也必须与镇流器的主电路部分隔离，包括IR2159, 否则会使输入端控制电压成为热地, 这对镇流器用户是很危险的, 也可能损害与镇流器相连的调光装置。为了适应欧洲的低电压安全需要, 必须有4KV的隔离电压。 控制输入电路应能吸收灌电流, 当没有输入控制电压时将保持10V, 镇流器运行在最大输出。调光控制必须能使控制电压下降到1V以下，使镇流器能在整个范围内调光。所以必要通过1mA小的灌电流将电压拉至1V以下。这样可以使许多

______________________________________________________________________________________ 镇流器控制输入连接到一个能够单独提供200mA灌电流的调光控制源上, 因此它能够控制200个镇流器。 2.普通的应用方法 通过一个小的高频变压器可以实现隔离, 在变压器的非隔离侧有一个振荡器。给一次侧提供脉冲, 在二次侧会得到10V的脉冲, 这些脉冲被整流转换为直流, 然后附加的调光控制通过灌电流使电压降低。 这种方法会减小变压器一次侧峰值电压，而该电压能整流用作IC控制电压，这种方法被广泛使用, 由于较大的漏电感和其它不可预知的影响引起的振荡。在变压器的两侧很难得到线性关系的电压。 3.更加容易的方法 典型的直管灯电子镇流器在其输入部分都有一个升压变换器, 它是基于工业标准的低损耗功率因数校正IC ，为IR2159镇流器驱动部分产生400V直流总线电压。同时保持功率因数高于0.95 。这样，产品能够满足欧洲电源电流谐波标准EN61000-3-2 (C级) ，适应于所有功率超过25W的照明镇流器。下面的隔离技术利用镇流器的输入部分提供隔离电源电压, 在镇流器中如果没有有源PFC的电路，也可以从镇流器输出电感另加一个辅助绕组得到隔离的电源。 4.电路图 该电路给出了一个简单、可靠的方法提供隔离的1－10V直流控制电压。

单片机的调光控制器原理

单片机调光控制器设计 驱动部分：由于要驱动的是交流，所以可以用继电器或光耦+可控硅(晶闸管SCR)来驱动。继电器由于是机械动作，响应速度慢，不能满足其需要。可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性高。所以这里选用的是可控硅。 负载部分：本电路只能控制白炽灯(纯阻负载)的亮度。 1．2 软件部分 要控制的对象是50Hz的正弦交流电，通过光耦取出其过零点的信号(同步信号)，将这个信号送至单片机的外中断，单片机每接收到这个同步信号后启动一个延时程序，延时的具体时间由按键来改变。当延时结束时，单片机产生触发信号，通过它让可控硅导通，电流经过可控硅流过白炽灯，使灯发光。延时越长，亮的时间就越短，灯的亮度越暗(并不会有闪烁的感觉，因为重复的频率为100Hz，且人的视觉有暂留效应)。由于延时的长短是由按键决定的，所以实际上就是按键控制了光的强弱。 理论上讲，延时时间应该可以是0～10ms内的任意值。在程序中，将一个周期均分成N 等份，每次按键只需要去改变其等份数，在这里，N越大越好，但由于受到单片机本身的限制和基于实际必要性的考虑，只需要分成大约100份左右即可，实际采用的值是95。 可控硅的触发脉冲宽度要根据具体的光耦结合示波器观察而定，在本设计中取20 μs。程序中使用T1来控制这个时间。 对两个调光按键的处理有两种方式：一种是每次按键，无论时间的长短，都只调整一个台阶(亮或暗)；另一种是随按键时间的不同，调整方法不同：短按只调整一个台阶，长按可以连续调整。如前面所述，由于本设计中的台阶数为95(N=95)，如果使用前一种方式，操作太麻烦，所以用后者较为合理。 2 各单元电路及说明 2．1 交流电压过零点信号提取 交流电压过零点信号提取电路如图2所示，图中的同步信号就是我们需要的交流电压过零点信号。各部分波形如图3所示。

可控硅调光灯的设计与安装调试

55 可控硅调光灯的设计与安装调试 一、实验目的 1、 了解业余条件下设计、安装印刷线路板的方法。 2、 重点掌握焊接技术 3、 重点掌握可控硅的识别方法及其应用 二、实验原理 1、可控硅作用、特点 普通二极管整流电路存在一个局限性：在输入的交流电压一定时，输出的直流电压也是一个固定值，不能任意调节，但在许多情况下，都要求直流电压能进行调节，即有可控、可调的特点，可控硅的出现有效地解决了这个问题，使半导体器件从弱电领域进入强电领域。 优点：体积小、动作迅速、寿命长 缺点：控制比较复杂。 用途：整流、调节、开关、逆变 2、单相可控硅基本结构 单相可控硅具有：a 、三个PN 结，b 、3个电极的四层结构，如图1示 3、可控硅的导通原理 为了说明可控硅的工作原理，将单相可控硅可切割为二个三极管，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连。如图2示。 a 、阳极与阴极之前只加正向电压，可控硅处于反向阻塞状态。 b 、控制极与阴极之间加正向电压，可控硅不导通。 c 、阳极与阴极之间加正向电压（触发脉冲），同时在控制极与阴极之间加正向电压，可控硅很快处于导通状态，且可以允许大电流流过，（其电流值只受外接电阻的限制），阳极和阴极之间的压降为1V 左右。 如图2示：假设E G 产生控制电流I G ，加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为I G 加入可控硅的控制极，则经T 2放大后，电流为T C2=β2I G ，而Ic 2=I b1，I G =β1I B1=β1β2I G ，这个电流又流入T 2的基极，再一次放大，这两个晶体管之间存在着一个正反馈环，形成强烈的正反馈。因此，很快使两个晶体管饱和导通，导通后其压降很小，电源电压几乎全部加在负载上。

LED常用调光方法的工作原理(精)

常用调光方法的工作原理 1、脉冲宽度调制（PWM）调光法 这种调光控制法是利用调节高频逆变器中功率开关管的脉冲占空比，从而实现灯输出功率的调节。半桥逆变器的最大占空比为0.5，以确保半桥逆变器中的两个功率开关管之间有一个死时间，以避免两个功率开关管由于共态导通而损坏。 这种调光控制法能使功率开关管导通时工作在零电压开关（ZVS）状态，关断瞬间需采用吸收电容以达到ZCS 工作条件，这样即可进入ZVS 工作方式，这是它的优点，同时EMI 和功率开关管的电应力可以明显降低，然而，如果脉冲占空比太小，以致电感电流不连续，将会失去ZVS 工作特性，并且由于供电直流电压较高，而使功率开关管上的电应力加大，这种不连续电流导通状态将导致电子镇流器的工作可靠性降低并加大EMI 辐射。 除了小的脉冲占空比外，当灯电路发生故障时，也会出现功率开关管的不连续电流工作状态，当灯负载出现开路故障时，电感电流将流过谐振电容，由于这个电容的容量较小，所以阻抗较大，而在这个谐振电容上产生较高的电压。除非两个功率开关管有吸收保护电路，否则这时功率开关管将承受很大的电压应力。 2、改变半桥逆变器供电电压调光法 利用改变半桥逆变器供电电压的方法实现调光有以下优点： ①利用调节半桥逆变器供电电压来实现调光。 ①脉冲占空比（约0.5）固定，使半桥逆变器工作在软开关工作状态，并可在镇流电感电流连续的工作条件下实现宽调光范围的调光（这也可使开关控制电路简化）。 ①由于开关工作频率固定，所以可以针对给定的荧光灯型号简化控制电路设计。

①由于开关工作频率刚好大于谐振频率，所以可以降低无功功率和提高电路工作效率。①由于开关工作频率固定，所以可以比较方便地确定灯负载匹配电路中无源器件的参数。①可在较宽的灯功率范围内（5%~100%）保持ZVS 工作条件。 ①在很低的半桥逆变器供电电压下，电子镇流器电路将会失去较开关特性，会出现镇流电感电流不连续的工作状态。然而在直流供电电压很低的情况下，这种工作状态不再是个问题，这时功率开关管的电应力和损耗都将很小，即使工作在硬开关，在低直流供电电压情况下（如20V）也不会产生太多的EMI 辐射。 ①可实现平滑和几乎线性的灯功率调节控制特性。 ①可得到低功率解决方案，半桥逆变器的供电电压可以选得很低（如 5%~100%的调光范围对应30~120V），这样可采用低电压电容和低耐电压值的功率MOSFET。 ①由于半桥逆变器工作在恒频状态，所以可采用简单的AC/DC控制即可实现调光。 11灯电流近似和DC 变换器的直流供电电压成正比，调光几乎和逆变器的输出电压成正比，调光特性曲线如图1所示。