基于51單片機的PWM調光燈設計

何奕飛

【摘要】該設計是以STC89C51RC單片機為控制核心的集多種功能于一體的智能LED臺燈。該臺燈實現了光亮度具有手動、自動兩種調節方式;具有呼吸模式功能，還具有紅外遙控功能。硬件設計部分分為單片機控制模塊、按鍵模塊、照明模塊、光敏模塊、LED指示模塊、遙控模塊等多個部分。單片機主控制芯片選用STC89C51RC，LED指示模塊選用三種不同顏色的小LED來指示不同的工作模式，通過按鍵模塊來調整工作模式和LED的亮度，照明模塊選用12草帽型白光LED，光敏模塊選用ADC0809芯片實現對光敏信號的采集，并利用PWM調光技術對LED進行光度的自動調節。可以通過紅外遙控遠距離無線遙控，通過單片機C語言編程進行軟件設計，綜合實現了全部控制功能。

【關鍵詞】51單片機;PWM調光;自動調節

一、硬件設計

1、單片機STC89C51芯片。STC89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節Flash，512字節RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。

2、LED驅動電路。常見的三極管為9012、s8550、9013、s8050.單片機應用電路中三極管主要的作用就是開關作用。其中9012與8550為pnp型三極管，可以通用。其中9013與8050為npn型三極管，可以通用。

3、按鍵控制電路

單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統更加穩定;而矩陣式鍵盤式接法程序比較復雜，但是占用的I/O少。根據本設計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。

4、自動控制電路。本設計利用光敏阻值的變化與電阻進行分壓，得到的電壓值給ADC0809進行模數轉換，通過10k可調電阻可以實現光線限值的調節。最終將信號給單片機處理。

5、光敏電路。光敏電阻器是利用半導體的光電導效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器，又稱為光電導探測器;入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。

6、ADC0809模數轉換。ADC 0808是CMOS器件，不僅包括一個8位的逐次逼近型的ADC部分，而且還提供一個8通道的模擬多路開關和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡單的“數據采集系統”。利用它可直接輸入8個單端的模擬信號分時進行A/D轉換，在多點巡回檢測和過程控制、運動控制中應用十分廣泛。DC0809的參考電壓設置成5V，時鐘信號通過單片機P3.3口利用定時器中斷輸出。光敏電阻的對地電壓從IN0口輸入， ADC0809將其轉換成數字量后通過OUT1-7輸出，以便單片機進一步處理。

7、遙控電路。紅外遙控的發射電路是采用紅外發光二極管來發出經過調制的紅外光波;紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發射器發射雕紅外光轉換為相應的電信號，再送后置放大器。

二、程序流程圖

三、結束語

基于C51單片機的PWM調光臺燈以STC89C51作為主控芯片，設置了手動控制、自動控制和呼吸模式。在手動控制時，分為十個檔，輸出不同的PWM占空比實現了對光度的手動調節。在自動控制時，通過ADC0809模擬-數字轉換芯片不斷檢驗光敏電阻的電壓來間接測量感應光度，將電壓和預設的閾值進行對比，調整PWM的占空比實現了對光度的自動調節。該LED臺燈電路簡單，很大程度上節省電能，延長LED燈壽命，適宜閱讀。呼吸模式可以用于小夜燈。增加了遙控功能，更加方便使用。