〔大學(xué)論文〕機(jī)電畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的PWM調(diào)光燈設(shè)計(jì)（含word文檔） .pdf

基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 i xxxxxxxx 科技學(xué)院科技學(xué)院 專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光燈 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí)09 機(jī)電一班 學(xué)號(hào) 所 在 系電氣工程系 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間年月日 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 i 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光燈 摘要 pwm 調(diào)光是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān)白光 led 驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技 術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸 出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。pwm 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白 光，以及應(yīng)用簡(jiǎn)單，效率高！例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個(gè)專用 pwm 接口可 以簡(jiǎn)單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號(hào)， 該信號(hào)通過一個(gè)電阻， 連接到驅(qū)動(dòng)器的 en 接口。多數(shù)廠商的驅(qū)動(dòng)器都支持 pwm 調(diào)光。 不管用 buck, boost, buck-boost 還是線性調(diào)節(jié)器來驅(qū)動(dòng) led，它們的共同 思路都是用驅(qū)動(dòng)電路來控制光的輸出。一些應(yīng)用只是簡(jiǎn)單地來實(shí)現(xiàn)“開”和 “關(guān)”地功能，但是更多地應(yīng)用需求是要從0到100%調(diào)節(jié)光的亮度，而且經(jīng)常要 有很高的精度。設(shè)計(jì)者主要有兩個(gè)選擇：線性調(diào)節(jié) led 電流（模擬調(diào)光） ，或者 使用開關(guān)電路以相對(duì)于人眼識(shí)別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均 值（數(shù)字調(diào)光） 。使用脈沖寬度調(diào)制（pwm）來設(shè)置周期和占空度（圖1）可能是 最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光的方法，并且 buck 調(diào)節(jié)器拓?fù)渫軌蛱峁┮粋€(gè)最好的 性能。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞數(shù)字脈沖/占空比/驅(qū)動(dòng)電路/線性調(diào)節(jié) 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 ii basedbasedbasedbased onononon scmscmscmscm pwmpwmpwmpwm dimmingdimmingdimmingdimming thethethethe lightslightslightslights abstractabstractabstractabstract pwm dimming is a simple digital pulse, the repeated switching of white led driver dimming technology. application of the system only needs to provide a wide, narrow different digital pulse, can easily change the output current, thereby regulating the brightness of white light led. pwm dimming has the advantage of being able to provide high quality white light, and the application of simple, high efficiency! for example, in a mobile phone system, using a special pwm interface can easily generate arbitrary duty cycle of the pulse signal, the signal is passed through a resistor, connected to the drive en interface. most manufacturers drive support pwm dimming. for buck, boost, buck-boost or linear regulator to drive led, their common ideas are the drive circuit to control the output of light. some applied simply to achieve the “ on“ and “off“ function, but more application demand is to be from 0 to 100% regulates the brightness of the light, and often have very high precision. the designer has two main options: linear regulator led current ( analog dimming ), or using the switch circuit with respect to human recognition capacity, a high enough frequency to change the average light output ( digital dimming ). the use of pulse width modulation ( pwm ) to set the cycle and duty cycle ( figure 1 ) is probably the most simple digital dimming method, and buck regulator topology can often provide a best performance. keykeykeykeywordwordwordwords s s sdigital pulse ,duty ,drive circuit ,linear regulator 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 iii 目錄 中文摘要i 英文摘要ii 引言.1 1 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介2 1.1 單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成.2 1.2 單片機(jī)的工作原理2 2 pwm 調(diào)光原理簡(jiǎn)介 4 2.1 pwm 調(diào)光技術(shù)原理.4 2.1.1 脈沖寬度調(diào)節(jié)4 2.1.2 pwm 對(duì)于 led 調(diào)光的優(yōu)勢(shì) 5 2.2 led 光源的特性 7 3 電路設(shè)計(jì) 8 3.1 電路設(shè)計(jì)流程圖.8 3.2 主控元件與功能模塊介紹8 3.2.1 按鍵功能設(shè)計(jì)8 3.2.2 主控元件單片機(jī). 8 3.2.3 光源模塊.11 3.2.4 電源的選擇與連接.11 3.3 其他元件工作特性12 3.3.1 led 發(fā)光二極管功能簡(jiǎn)介 12 3.3.2 晶振的作用與電路的連接. 13 4 實(shí)物裝配與調(diào)試 16 4.1 實(shí)物裝配流程 16 4.1.1 按照電路原理圖焊接組件. 16 4.1.2 元器件清單及型號(hào).16 4.2 單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫.16 4.3 焊接工序注意事項(xiàng)16 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 iv 4.4 調(diào)試完善功能 18 結(jié)束語.19 致謝.20 參考文獻(xiàn)21 附錄 1：電路原理圖22 附錄 2：元器件清單及型號(hào)23 附錄 3：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部程序正文.24 附錄 4：實(shí)物成果圖.26 附錄 5：實(shí)物使用說明 27 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 1 引引引引言言言言 目前，針對(duì) led 亮度控制方面，主要的兩種解決方案為線性調(diào)節(jié) led 的電 流(模擬調(diào)光)或在肉眼無法察覺的高頻下， 讓驅(qū)動(dòng)電流從 0 到目標(biāo)電流值之間來 回切換(數(shù)字調(diào)光)。 利用脈沖寬度調(diào)變(pwm)來設(shè)定循環(huán)和工作周期可能是實(shí)現(xiàn) 數(shù)字調(diào)光的最簡(jiǎn)單的方法，原因是相同的技術(shù)可以用來控制大部分的開關(guān)轉(zhuǎn)換 器。 方案一：利用單片機(jī)輸出占空比可調(diào)的高頻脈沖，來改變驅(qū)動(dòng)電流，從而 精確地調(diào)節(jié) led 亮度， 即本論文所要介紹的調(diào)光方法(pwm 調(diào)光） ， 為盡量降低 聽到噪聲和輻射，高端照明系統(tǒng)的調(diào)光頻率范圍一般要求幾萬赫茲； 方案二：由于 led 的亮度在一定范圍內(nèi)與電流成正比，led 的模擬調(diào)光 是對(duì) led 的每個(gè)周期進(jìn)行調(diào)整，簡(jiǎn)單地說，它是不斷調(diào)整 led 的電流大小來改 變亮度的，可以通過調(diào)整電流檢測(cè)電阻 rsns，或用模擬電壓驅(qū)動(dòng) ic 的某個(gè)調(diào) 光功能引腳來完成。 無論 led 是經(jīng)由降壓、升壓、降壓/升壓或線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)，連接每一個(gè)驅(qū) 動(dòng)電路最常見的線程就是需要控制光的輸出。 現(xiàn)今僅有很少數(shù)的應(yīng)用只需要開和 關(guān)的簡(jiǎn)單功能，絕大多數(shù)都需要從 0100%去微調(diào)亮度。 因此，利用單片機(jī)輸出 pwm 信號(hào)，能對(duì) led 進(jìn)行精準(zhǔn)，快速，有效地亮 度調(diào)節(jié)。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 2 1 1 1 1單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)介 1.11.11.11.1單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)成 單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。單片機(jī)是一種集成 在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 cpu 隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram、只讀存儲(chǔ)器 rom、多種 i/o 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì) 時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、a/d 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 1.21.21.21.2單片機(jī)的工作原理單片機(jī)的工作原理單片機(jī)的工作原理單片機(jī)的工作原理 單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。它是在一塊芯片 上集成（嵌入）了 cpu、ram 和 rom 存儲(chǔ)器、io 接口等而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。 因主要用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域，故又稱為微控制器或嵌入式控制器。單片機(jī)的核心是 中央處理器 cpu。 用超大規(guī)模集成技術(shù)把 cpu 集成在一塊芯片上， 稱為微處理器。 微處理器、微控制器和微型計(jì)算機(jī)三者的關(guān)系十分密切。目前，單片機(jī)在工業(yè)測(cè) 控領(lǐng)域中已占重要地位。各電氣廠商、機(jī)電行業(yè)和測(cè)控企業(yè)都把單片機(jī)作為本部 門產(chǎn)品更新?lián)Q代、產(chǎn)品智能化的重要工具。 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即 一條條執(zhí)行的指令的過程， 所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令 的形式寫下來，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一 種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類 的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要 解決的問題編成一系列指令 （這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令）， 這一系列指令的集合就成為程序， 程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件 存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多 房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房 的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣， 每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到 唯一的地址號(hào)， 該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址， 這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址， 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 3 就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。程序 通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程 序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行， 必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的 地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 pc（包含在 cpu 中） ，在開始執(zhí)行程序時(shí)，給 pc 賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，pc 在中的 內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是1、2或3，以指向下一 條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 4 2 2 2 2pwmpwmpwmpwm 調(diào)光原理簡(jiǎn)介調(diào)光原理簡(jiǎn)介調(diào)光原理簡(jiǎn)介調(diào)光原理簡(jiǎn)介 2.12.12.12.1pwmpwmpwmpwm 調(diào)光技術(shù)原理調(diào)光技術(shù)原理調(diào)光技術(shù)原理調(diào)光技術(shù)原理 2.1.12.1.12.1.12.1.1脈沖寬度調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)節(jié) 我們知道用一個(gè)按鍵開關(guān)來控制放光二極管的亮滅，能很明顯看到它亮、 暗 的變化。試想一下，假如用一個(gè)開、關(guān)頻率很高的按鍵開關(guān)來控制發(fā)光二級(jí)管的 亮、滅，由于人的視覺有 1/24 秒左右的視覺停留，當(dāng)這個(gè)頻率高于人的分辨能 力， 我們就會(huì)看到發(fā)光二級(jí)管一直亮著的錯(cuò)覺。 故而， 我們控制這個(gè)頻率的高低， 就能達(dá)到調(diào)光的目的，這種調(diào)光技術(shù)利用的是數(shù)字脈沖來實(shí)現(xiàn)的，是一種有效， 精準(zhǔn)，快速的調(diào)光手段。 然而，現(xiàn)實(shí)中這種開關(guān)并非存在，而只是一種理想化的東西。但是如果利用 單片機(jī)輸出高頻脈沖就能達(dá)到同樣的效果。pwm 調(diào)光是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈 沖，反復(fù)開關(guān)白光 led 驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不 同的數(shù)字式脈沖，即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。 pwm 是脈沖寬度調(diào)制的英文縮寫，指一個(gè)周期中亮燈時(shí)間所占的比例。 這 個(gè)周期很短或說頻率很高，至少要高過人眼感光的反應(yīng)速度。pwm 調(diào)光就是通 過調(diào)整燈亮的時(shí)間與燈滅時(shí)間的比例來調(diào)整平均感觀亮度的方法。 在微小的時(shí)間 片里，燈要么是全開、要么是全關(guān)，沒有半開的中間狀態(tài)。pwm 調(diào)光可以是分 檔的，也可以是無級(jí)的。 pwm dimming (脈寬調(diào)制)調(diào)光方式這是一種利用簡(jiǎn)單的數(shù)字脈沖，反復(fù) 開關(guān)白光 led 驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。 應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、 窄不同的數(shù)字式脈沖， 即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)白光 led 的亮度。pwm 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提 供高質(zhì)量的白光，以及應(yīng)用簡(jiǎn)單，效率高！例如在手機(jī)的系統(tǒng)中，利用一個(gè)專用 pwm 接口 可以簡(jiǎn)單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過一個(gè)電阻，連接到驅(qū)動(dòng)器的 en 接口。 多數(shù)廠商的驅(qū)動(dòng)器都支持 pwm 調(diào)光。采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀 不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。pwm 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為 理論基礎(chǔ)， 對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制， 使輸出端得到一系列幅值相等而寬度 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 5 不相等的脈沖，用這些脈沖來代替所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制， 既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。 pwm 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在 20 世紀(jì) 80 年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。知道進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代，隨著全控型電力電子器件的出 現(xiàn)及其迅速發(fā)展，pwm 控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng) 控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用， pwm 控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。到目前為止，已出現(xiàn)了多種 pwm 控制技術(shù)。 一般情況下， 調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的脈寬有兩種方法， 一種方法是采用模擬電路中的調(diào)制 方法，另一種方法是使用脈沖計(jì)數(shù)法。對(duì)于一般電機(jī)控制，采用第一種方法在控制電壓變化 時(shí)濾波的實(shí)現(xiàn)存在較大的困難， 這主要是因?yàn)闉V波頻率較低、 濾波精度要求高和濾波電路的 參數(shù)不易調(diào)整。因此，本設(shè)計(jì)采用由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的脈沖計(jì)數(shù)法。 2.1.22.1.22.1.22.1.2pwmpwmpwmpwm 對(duì)于對(duì)于對(duì)于對(duì)于 ledledledled 調(diào)光的優(yōu)勢(shì)調(diào)光的優(yōu)勢(shì)調(diào)光的優(yōu)勢(shì)調(diào)光的優(yōu)勢(shì) led 調(diào)光目前有兩種思路：一是線性調(diào)節(jié) led 電流（即模擬調(diào)光） ，二是使 用開關(guān)電路以相對(duì)于人眼識(shí)別力來說足夠高的頻率工作來改變光輸出的平均值 （數(shù)字調(diào)光） 。 （pwm）是屬于數(shù)字調(diào)光的方法。 模擬調(diào)光通?？梢院芎?jiǎn)單的來實(shí)現(xiàn)。 但是由于 led 光的特性要隨著平均驅(qū)動(dòng) 電流而偏移。對(duì)于單色 led 來說，其主波長(zhǎng)會(huì)改變。對(duì)白光 led 來說，其相關(guān)顏 色溫度（cct）會(huì)改變。用 pwm 調(diào)光則保證了 led 發(fā)出設(shè)計(jì)者需要的顏色。pwm 調(diào)光也可以提高輸出電流精度。用線性調(diào)節(jié)的模擬調(diào)光會(huì)降低輸出電流的精度。 通常來說，相對(duì)于模擬調(diào)光，pwm 調(diào)光可以精度大于線性控制光輸出。 從節(jié)能來說，沒有可比性。因?yàn)?pwm 是保證 cct 和顏色情況下測(cè)定電流（光 強(qiáng)） ，模擬調(diào)光則是不存在這個(gè)前提。如果要犧牲這個(gè)前提來考慮節(jié)能的話，需 要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。但我估計(jì)在實(shí)現(xiàn)同等照度的情況下，pwm 會(huì)有優(yōu)勢(shì)。 led 生產(chǎn)商在他們的產(chǎn)品電氣特性表中特別制定了一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流，這樣就能 保證只以這些特定驅(qū)動(dòng)電流來產(chǎn)生的光波長(zhǎng)或 cct.用 pwm 調(diào)光保證了 led 發(fā)出 設(shè)計(jì)者需要的顏色， 而光的強(qiáng)度另當(dāng)別論。 這種精細(xì)控制在 rgb 應(yīng)用中特別重要， 以混合不同顏色的光來產(chǎn)生白光。 從驅(qū)動(dòng) ic 的前景來看，模擬調(diào)光面臨著一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這就是輸出電流 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 6 精度。幾乎每個(gè) led 驅(qū)動(dòng)都要用到某種串聯(lián)電阻來辨別電流。電流辨別電壓 （vsns）通過折衷低能耗損失和高信噪比來選定。驅(qū)動(dòng)中的容差、偏移和延遲導(dǎo) 致了一個(gè)相對(duì)固定的誤差。要在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中降低輸出電流就必須降低 vsns. 這樣就會(huì)反過來降低輸出電流的精度，最終，輸出電流無法指定、控制或保證。 通常來說， 相對(duì)于模擬調(diào)光， pwm 調(diào)光可以提高精度， 線性控制光輸出到更低級(jí)。 但是，pwm 調(diào)光有其劣勢(shì)。主要反映在：pwm 調(diào)光很容易使得白光 led 的 驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲（audible noise，或者 microphonic noise）。 這個(gè)噪聲是如何產(chǎn)生？通常白光 led 驅(qū)動(dòng)器都屬于開關(guān)電源器件（buck、 boost 、charge pump 等） ，其開關(guān)頻率都在 1mhz 左右，因此在驅(qū)動(dòng)器的典型 應(yīng)用中是不會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。但是當(dāng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行 pwm 調(diào)光的時(shí)候，如 果 pwm 信號(hào)的頻率正好落在 200hz 到 20khz 之間， 白光 led 驅(qū)動(dòng)器周圍的電 感和輸出電容就會(huì)產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。所以設(shè)計(jì)時(shí)要避免使用 20khz 以下 低頻段。 另外市面上也有些調(diào)光電路用到了可控硅調(diào)光， 可控硅前沿調(diào)光器若直接用 于控制普通的 led 驅(qū)動(dòng)器，led 燈會(huì)產(chǎn)生閃爍，更不能實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)光控制。 原因歸結(jié)如下： (1)可控硅的維持電流問題。目前市面上的可控硅調(diào)光器功率等級(jí)不同，維 持電流一般是775ma(驅(qū)動(dòng)電流則是7100ma)，導(dǎo)通后流過可控硅的電流必須 要大于這個(gè)值才能繼續(xù)導(dǎo)通，否則會(huì)自行關(guān)斷。 (2)阻抗匹配問題。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，可控硅和驅(qū)動(dòng)電路的阻抗都發(fā)生變化， 且驅(qū)動(dòng)電路由于有差模濾波電容的存在，呈容性阻抗，與可控硅調(diào)光器存在阻抗 匹配的問題，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)一般需要使用較小的差模濾波電容。 (3)沖擊電流問題。由于可控硅前沿?cái)夭ㄊ沟幂斎腚妷嚎赡芤恢碧幱诜逯蹈?近，輸入濾波電容將承受大的沖擊電流，同時(shí)還可能使得可控硅意外截止，導(dǎo)致 可控硅不斷重啟，所以一般需要在驅(qū)動(dòng)器輸入端串接電阻來減小沖擊。 (4)導(dǎo)通角較小時(shí) led 會(huì)出現(xiàn)閃爍。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小時(shí)，由于此時(shí)輸入 電壓和電流均較小，導(dǎo)致維持電流不夠或者芯片供電不夠，電路停止工作，使 led 產(chǎn)生閃爍。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 7 2.22.22.22.2ledledledled 光源的特性光源的特性光源的特性光源的特性 模擬調(diào)光通?？梢院芎?jiǎn)單的來實(shí)現(xiàn)。 我們可以通過一個(gè)控制電壓來成比例地 改變 led 驅(qū)動(dòng)的輸出。模擬調(diào)光不會(huì)引入潛在的電磁兼容/電磁干擾（emc/emi） 頻率。然而，在大多數(shù)設(shè)計(jì)中要使用 pwm 調(diào)光，這是由于 led 的一個(gè)基本性質(zhì)： 發(fā)射光的特性要隨著平均驅(qū)動(dòng)電流而偏移。 對(duì)于單色led來說， 其主波長(zhǎng)會(huì)改變。 對(duì)白光led來說， 其相關(guān)顏色溫度 （cct） 會(huì)改變。對(duì)于人眼來說，很難察覺到紅、綠或藍(lán) led 中幾納米波長(zhǎng)的變化，特別 是在光強(qiáng)也在變化的時(shí)候。但是白光的顏色溫度變化是很容易檢測(cè)的。 大多數(shù) led 包含一個(gè)發(fā)射藍(lán)光譜光子的區(qū)域， 它透過一個(gè)磷面提供一個(gè)寬幅 可見光。低電流的時(shí)候，磷光占主導(dǎo)，光趨近于黃色。高電流的時(shí)候，led 藍(lán)光 占主導(dǎo)，光呈現(xiàn)藍(lán)色，從而達(dá)到了一個(gè)高 cct.當(dāng)使用一個(gè)以上的白光 led 的時(shí) 候， 相鄰 led 的 cct 的不同會(huì)很明顯也是不希望發(fā)生的。 同樣延伸到光源應(yīng)用里， 混合多個(gè)單色 led 也會(huì)存在同樣的問題。 當(dāng)我們使用一個(gè)以上的光源的時(shí)候， led 中任何的差異都會(huì)被察覺到。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 8 3 3 3 3電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì) 3.13.13.13.1電路設(shè)計(jì)流程圖電路設(shè)計(jì)流程圖電路設(shè)計(jì)流程圖電路設(shè)計(jì)流程圖 圖 3-1 電路設(shè)計(jì)流程圖 3.23.23.23.2主控元件與功能模塊介紹主控元件與功能模塊介紹主控元件與功能模塊介紹主控元件與功能模塊介紹 3.2.13.2.13.2.13.2.1按鍵功能設(shè)計(jì)按鍵功能設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用一個(gè)自鎖開關(guān)，三個(gè)按鍵開關(guān)作為控制系統(tǒng)的按鈕。自鎖開關(guān)作 為電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)為整個(gè)電路上電，斷電的功能。按鍵開關(guān)一為復(fù)位開關(guān)，實(shí)現(xiàn) led 任何時(shí)候的導(dǎo)通與關(guān)閉，當(dāng)再次按下復(fù)位開關(guān)，點(diǎn)亮 led 的亮度為默認(rèn)按下 復(fù)位開關(guān)關(guān)閉 led 時(shí)的亮度，復(fù)位開關(guān)并不是電源的開關(guān)，而是讓程序從第一步 開始執(zhí)行的功能開關(guān)。余下兩個(gè)按鍵開關(guān)作為調(diào)節(jié)亮度使用，即為增大亮度， 減 小亮度，長(zhǎng)按則實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)光。 3.2.23.2.23.2.23.2.2主控元件單片機(jī)主控元件單片機(jī)主控元件單片機(jī)主控元件單片機(jī) stc89c52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 stc89c52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以 下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) flash，512 字節(jié) ram，32 位 i/o 口線，內(nèi)置 4kb eeprom， max810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工 串行口?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許 ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼 續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 9 止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35mhz，6t/12t 可選。下圖 為 stc89c52 引腳圖以及各引腳功能： 圖 3-2 stc89c52 引腳圖 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。當(dāng) p1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口， 當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸 出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外 部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校 驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地址接收。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 10 p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸 入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部 上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取 時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì) 外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門 電流。當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入， 由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷 0） p3.3 /int1（外部中斷 1） p3.4 t0（計(jì)時(shí)器 0 外部輸入） p3.5 t1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) 間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節(jié)。 在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻 率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出 的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過 一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有 在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理 器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 11 周期兩/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信號(hào)將不 出現(xiàn)。 /ea / vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh）， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為 reset；當(dāng) /ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 flash 編程期間，此引腳也用于 施加 12v 編程電源（vpp） 。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 3.2.33.2.33.2.33.2.3光源模塊光源模塊光源模塊光源模塊 本調(diào)光實(shí)物采用八只高亮度 led 發(fā)光二極管作為光源模塊， 每只 led 正極分 別接一個(gè) 330的電阻作為限流電阻,引出的八個(gè)引腳集結(jié)為一個(gè)公共端作為電 路的+5v 端，而每只 led 的負(fù)極分別接 stc89c52 單片機(jī) p1 口的八個(gè)引腳，即為 該電路的光源模塊。 3.2.43.2.43.2.43.2.4電源的選擇與連接電源的選擇與連接 選用 usb 供電，由于從 usb 的 4 號(hào)引腳出來的是+5v 的直流電，故可以直接 作為單片機(jī)供電電路用，一根 usb 內(nèi)有四根芯線，通常紅色和黑色作為電源線， 紅色為+5v 電壓，黑色為 0v 電壓。 將這兩根電源線分別于與自鎖開關(guān)的兩組自鎖線路每一端相連， 每組自鎖線 路都剩下一個(gè)引腳，對(duì)應(yīng)接單片機(jī)引腳中的 vcc（+5v）與 gnd（0v） ，自鎖開關(guān) 作為整個(gè)電路的電源開關(guān)，控制整個(gè)電路電壓的供給。實(shí)物連接如下圖： 圖 3-3 自鎖開關(guān)接線圖 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 12 3.33.33.33.3其他元件工作特性其他元件工作特性其他元件工作特性其他元件工作特性 3.3.13.3.13.3.13.3.1ledledledled 發(fā)光二極管功能簡(jiǎn)介發(fā)光二極管功能簡(jiǎn)介發(fā)光二極管功能簡(jiǎn)介發(fā)光二極管功能簡(jiǎn)介 50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極 管產(chǎn)生于 1960 年。led 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管的縮寫） ， 發(fā) 圖 3-4 發(fā)光二極管構(gòu)造圖 光二極管它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子 上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以 led 的抗震性能 好。 發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片， 在 p 型半 導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層， 稱為 pn 結(jié)。 在某些半導(dǎo)體材料的 pn 結(jié)中， 注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來， 從 而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。 這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱 led。 當(dāng)它處 于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓） ，電流從 led 陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo) 體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。 led 發(fā)光二級(jí)管是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為 led。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) pn 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴?當(dāng) 給發(fā)光二極管加上正向電壓后， 從 p 區(qū)注入到 n 區(qū)的空穴和由 n 區(qū)注入到 p 區(qū)的 電子，在 pn 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 n 區(qū)的電子和 p 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 13 射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴 復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。 常 用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約 5 伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必 須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻 r 可用下式計(jì)算： r=（euf）/if 式中 e 為電源電壓，uf 為 led 的正向壓降，if 為 led 的一般工作電流。發(fā) 光二極管的兩根引線中較長(zhǎng)的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的發(fā)光二極管的兩 根引線一樣長(zhǎng)，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。與小白熾燈 泡和氖燈相比，發(fā)光二級(jí)管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)幾伏） ；工作 電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光） ；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽 命長(zhǎng)；通過調(diào)制通過的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)， 發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示 器。把它的管心做成條狀，用 7 條條狀的發(fā)光管組成 7 段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè) 數(shù)碼管可顯示 09 十個(gè)數(shù)目字。 3.3.23.3.23.3.23.3.2晶振的作用與電路的連接晶振的作用與電路的連接晶振的作用與電路的連接晶振的作用與電路的連接 晶振的作用就是給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘/脈沖信號(hào)。通常一個(gè)系 統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的 晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 判斷單片機(jī)芯片及時(shí)鐘系統(tǒng)是否正常工作有一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法， 就是用萬用表 測(cè)量單片機(jī)晶振引腳（18、19 腳）的對(duì)地電壓，以正常工作的單片機(jī)用數(shù)字萬 用表測(cè)量為例：18 腳對(duì)地約 2.24v，19 腳對(duì)地約 2.09v。對(duì)于懷疑是復(fù)位電路故 障而不能正常工作的單片機(jī)也可以采用模擬復(fù)位的方法來判斷， 單片機(jī)正常工作 時(shí)第 9 腳對(duì)地電壓為零，可以用導(dǎo)線短時(shí)間和5v 連接一下，模擬一下上電復(fù) 位，如果單片機(jī)能正常工作了，說明這個(gè)復(fù)位電路有問題 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子 系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。高級(jí)的精 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 14 度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器 （vco） 。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作， 以 提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng) 精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給 他通電，他就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給他機(jī)械力，他又會(huì)產(chǎn)生電，這種特 性叫機(jī)電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料， 切 割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振 蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很 準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧 振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的 諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高 q 值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即 q 值非常高，做振蕩器用 時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或 帶阻曲線。 晶振的工作原理其實(shí)就是在石英晶體的兩個(gè)極板上加一個(gè)電場(chǎng)， 晶片會(huì)產(chǎn)生 機(jī)械形變，對(duì)極板施加機(jī)械力使其變形，又會(huì)在基板上產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，這叫壓 電效應(yīng)。如果在兩個(gè)極板上加上交變的電壓，晶片便會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形震蕩，同時(shí) 這種機(jī)械震蕩還會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)（比較的微小） ，但是當(dāng)外加交變的電壓的頻率 與晶片固有的頻率（尤其形狀和尺寸決定）相等時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的幅度會(huì)加劇， 產(chǎn) 生交變電場(chǎng)也增大。叫做壓電諧波。 晶振一般要連接兩個(gè)低容量電容后，再連入單片機(jī)。匹配電容負(fù)載電容 是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電 容等于或接近負(fù)載電容。要求高的場(chǎng)合還要考慮 ic 輸入端的對(duì)地電容。一般晶 振兩端所接電容是所要求的負(fù)載電容的兩倍。這樣并聯(lián)起來就接近負(fù)載電容了。 負(fù)載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。 他是一個(gè)測(cè)試條 件，也是一個(gè)使用條件。應(yīng)用時(shí)一般在給出負(fù)載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻 率。此電容的大小主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻。 一般情況下，增大負(fù)載電容會(huì)使振蕩頻率下降，而減小負(fù)載電容會(huì)使振蕩頻 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 15 率升高。 負(fù)載電容是指晶振的兩條引線連接 ic 塊內(nèi)部及外部所有有效電容之和， 可看作晶振片在電路中串接電容。負(fù)載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。 標(biāo) 稱頻率相同的晶振， 負(fù)載電容不一定相同。 因?yàn)槭⒕w振蕩器有兩個(gè)諧振頻率， 一個(gè)是串聯(lián)揩振晶振的低負(fù)載電容晶振： 另一個(gè)為并聯(lián)揩振晶振的高負(fù)載電容晶 振。 所以， 標(biāo)稱頻率相同的晶振互換時(shí)還必須要求負(fù)載電容一至， 不能冒然互換， 否則會(huì)造成電器工作不正常。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 16 4 4 4 4實(shí)物裝配與調(diào)試實(shí)物裝配與調(diào)試實(shí)物裝配與調(diào)試實(shí)物裝配與調(diào)試 4.14.14.14.1實(shí)物裝配流程實(shí)物裝配流程實(shí)物裝配流程實(shí)物裝配流程 4.1.14.1.14.1.14.1.1按照電路原理圖（見附錄）焊接組件按照電路原理圖（見附錄）焊接組件按照電路原理圖（見附錄）焊接組件按照電路原理圖（見附錄）焊接組件 4.1.24.1.24.1.24.1.2元器件清單及型號(hào)（見附錄）元器件清單及型號(hào)（見附錄）元器件清單及型號(hào)（見附錄）元器件清單及型號(hào)（見附錄） 4.24.24.24.2單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫單片機(jī)內(nèi)部程序的編寫 關(guān)于頻率和占空比的確定，對(duì)于 12m 晶振，假定 pwm 輸出頻率為 1khz,這樣 定時(shí)中斷次數(shù)設(shè)定為 c=10，即 0.01ms 中斷一次，則 th0=ff,tl0=f6;由于設(shè)定中 斷時(shí)間為 0.01ms，這樣可以設(shè)定占空比可從 1-100 變化。即 0.01ms*100=1ms #include #define uchar unsigned char th0 和 tl0 是計(jì)數(shù)器 0 的高 8 位和低 8 位計(jì)數(shù)器，計(jì)算辦法: tl0=(65536-c)%256; th0=(65536-c)/256,其中 c 為所要計(jì)數(shù)的次數(shù)即多長(zhǎng) 時(shí)間產(chǎn)生一次中斷；tmod 是計(jì)數(shù)器，工作模式選擇，0x01 表示選用模式 1,它有 16 位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)脈沖為 65536 最長(zhǎng)時(shí)間為 1ms*65536=65.536ms 用程序編輯器將編好的程序（見附錄）燒入單片機(jī)。 4.34.34.34.3焊接工序注意事項(xiàng)焊接工序注意事項(xiàng)焊接工序注意事項(xiàng)焊接工序注意事項(xiàng) 焊接的物理基礎(chǔ)是“浸潤(rùn)”，浸潤(rùn)也叫“潤(rùn)濕”。要解釋浸潤(rùn)，先從荷葉上 的水珠說起：荷葉表面有一層不透水的臘質(zhì)物質(zhì)，水的表面張力使它保持珠狀， 在荷葉上滾動(dòng)而不能攤開，這種狀態(tài)叫做不能浸潤(rùn)；反之，假如液體在與固體的 接觸面上攤開，充分鋪展接觸，就叫做浸潤(rùn)。錫焊的過程，就是通過加熱，讓鉛 錫焊料在焊接面上熔化、流動(dòng)、浸潤(rùn)，使鉛錫原子滲透到銅母材（導(dǎo)線、焊盤） 的表面內(nèi)，并在兩者的接觸面上形成 cu6-sn5 的脆性合金層。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 17 在焊接過程中， 焊料和母材接觸所形成的夾角叫做浸潤(rùn)角， 如下圖中， 當(dāng)時(shí)， 焊料與母材沒有浸潤(rùn)，不能形成良好的焊點(diǎn)；(b)圖中，當(dāng)時(shí)，焊料與母材浸潤(rùn)， 能夠形成良好的焊點(diǎn)。仔細(xì)觀察焊點(diǎn)的浸潤(rùn)角，就能判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量。 圖 4-1 焊料與母材接觸示意圖 圖：浸潤(rùn)與浸潤(rùn)角 顯然，如果焊接面上有阻隔浸潤(rùn)的污垢或氧化層，不能生成兩種金屬材料的 合金層，或者溫度不夠高使焊料沒有充分熔化，都不能使焊料浸潤(rùn)。進(jìn)行錫焊， 必須具備的條件有以下幾點(diǎn)： 焊件必須具有良好的可焊性 所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下， 被焊金屬材料與焊錫能形成良好結(jié)合的合金 的性能。不是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性 就非常差；有些金屬的可焊性又比較好，如紫銅、黃銅等。在焊接時(shí)，由于高溫 使金屬表面產(chǎn)生氧化膜，影響材料的可焊性。為了提高可焊性，可以采用表面鍍 錫、鍍銀等措施來防止材料表面的氧化。 焊件表面必須保持清潔 為了使焊錫和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔。即使是可焊 性良好的焊件，由于儲(chǔ)存或被污染，都可能在焊件表面產(chǎn)生對(duì)浸潤(rùn)有害的氧化膜 和油污。在焊接前務(wù)必把污膜清除干凈，否則無法保證焊接質(zhì)量。金屬表面輕度 的氧化層可以通過焊劑作用來清除，氧化程度嚴(yán)重的金屬表面，則應(yīng)采用機(jī)械或 化學(xué)方法清除，例如進(jìn)行刮除或酸洗等。 要使用合適的助焊劑 助焊劑的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工藝，應(yīng)該選擇不同的 助焊劑，如鎳鉻合金、不銹鋼、鋁等材料，沒有專用的特殊焊劑是很難實(shí)施錫焊 的。在焊接印制電路板等精密電子產(chǎn)品時(shí)，為使焊接可靠穩(wěn)定，通常采用以松香 為主的助焊劑。一般是用酒精將松香溶解成松香水使用。 焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 18 焊接時(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的 能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。焊接溫度過低，對(duì)焊料原子滲透 不利， 無法形成合金， 極易形成虛焊； 焊接溫度過高， 會(huì)使焊料處于非共晶狀態(tài)， 加速焊劑分解和揮發(fā)速度，使焊料品質(zhì)下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致印制電路板上的焊 盤脫落。 需要強(qiáng)調(diào)的是，不但焊錫要加熱到熔化，而且應(yīng)該同時(shí)將焊件加熱到能夠熔 化焊錫的溫度。 合適的焊接時(shí)間 焊接時(shí)間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的時(shí)間。它包括 被焊金屬達(dá)到焊接溫度的時(shí)間、焊錫的熔化時(shí)間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合 金的時(shí)間幾個(gè)部分。當(dāng)焊接溫度確定后，就應(yīng)根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點(diǎn)等 來確定合適的焊接時(shí)間。焊接時(shí)間過長(zhǎng)，易損壞元器件或焊接部位；過短，則達(dá) 不到焊接要求。一般，每個(gè)焊點(diǎn)焊接一次的時(shí)間最長(zhǎng)不超過 5s。 4.44.44.44.4調(diào)試完善各元件功能調(diào)試完善各元件功能調(diào)試完善各元件功能調(diào)試完善各元件功能 焊接完成后，用萬用表檢查電路，發(fā)現(xiàn)按鍵開關(guān)沒有接到對(duì)應(yīng)一組引腳上， 也就是常開、按下后接通的連個(gè)引腳。調(diào)換引腳后，按鍵開關(guān)焊接正確。 經(jīng)過各元件裝配焊接流程后，試用電腦 usb 輸出電源，按順序按下功能開 關(guān)后沒有點(diǎn)亮發(fā)光二極管。改用 5v 電源適配器后，正常工作。原因可能是電腦 輸出電壓低于 5v，導(dǎo)致晶振沒有起振。 點(diǎn)亮八只發(fā)光二極管后發(fā)現(xiàn)，其中一只二極管的亮度低于其它七只。更換該 發(fā)光二極管后，八只發(fā)光二極管亮度達(dá)到一致。原因是在未焊接之前，檢查發(fā)光 二極管時(shí)，將很大的電壓加在了二極管兩端，損壞了該二極管原有的特性。 當(dāng)所有元件能正常工作后，發(fā)現(xiàn)三個(gè)按鍵開關(guān)位置不合理，確定三個(gè)按鍵開 關(guān)所接單片機(jī)引腳的功能后，調(diào)換到與實(shí)物成果圖（見附錄）一致的合適位置。 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 19 結(jié)束語結(jié)束語 經(jīng)過元件的組裝，焊接，調(diào)試操作，各功能按設(shè)計(jì)理論實(shí)現(xiàn)。 2011 年月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的寫作到現(xiàn)在論文基 本完成。論文的寫作是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要不斷的進(jìn)行精心的修改，不斷地去 研究各方面的文獻(xiàn)，認(rèn)真總結(jié)。歷經(jīng)了這么久的努力，終于完成了畢業(yè)論文。 在 這次畢業(yè)論文的寫作的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的感動(dòng)和收獲。12 月初，在 與導(dǎo)師的交流討論中我的題目定了下來。 寫作畢業(yè)論文是我們每個(gè)大學(xué)生必須經(jīng) 歷的一段過程，也是我們畢業(yè)前的一段寶貴的回憶。當(dāng)我們看到自己的努力有收 獲的時(shí)候，總是會(huì)有那么一點(diǎn)點(diǎn)自豪和激動(dòng)。任何事情都是這樣子，需要我們腳 踏實(shí)地的去做，一步一個(gè)腳印的完成，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，有了好的態(tài)度才能做好一件事 情， 一開始都覺得畢業(yè)論文是一個(gè)很困難的任務(wù)， 大家都難免會(huì)有一點(diǎn)畏懼之情， 但是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的努力和積累，經(jīng)過不斷地查找資料后總結(jié)，我們都很好的按老 師的要求完成了畢業(yè)論文的寫作，這種收獲的喜悅相信每個(gè)人都能夠體會(huì)到。 這 是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，相信對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有 基于單片機(jī)的 pwm 調(diào)光 20 很大的幫助。在這次畢業(yè)論文中同學(xué)之間互相幫助，共同商量相關(guān)專業(yè)問題,這 種交流對(duì)于即將面臨畢業(yè)的我們來說是一次很有意義的經(jīng)歷,大學(xué)四年都一起走 過了,在最后我們可以聚在一起討論學(xué)習(xí),研究專業(yè)問題,進(jìn)而更好的了解我們每 個(gè)人的。 興趣之所在,明確我們的人生理想,進(jìn)而在今后的生活和工作中更好的發(fā)揮 自己的優(yōu)勢(shì),學(xué)好自己的專業(yè),成為一個(gè)對(duì)于社會(huì)有用的人.在此更要感謝我的專 業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。老師對(duì)于學(xué) 生總是默默的付出,盡管很多時(shí)候我們自己并沒有特別重視論文的寫作,沒有按 時(shí)完成老師的任務(wù),但是老師還是能夠主動(dòng)的和我們聯(lián)系