1、摘要現代家居設計大多數開始拋開白熾燈以及冷光燈，而更加傾向于大功率led照明系統，led的內在特征決定了它是最理想的光源去代替傳統的光源，它有著廣泛的用途。它具有體積小（led基本上是一塊很小的晶片被封裝在環氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。）耗電量低（led耗電非常低，一般來說led的工作電壓是2-3.6v。工作電流是0.02-0.03a。這就是說：它消耗的電不超過0.1w。）使用壽命長（在恰當的電流和電壓下，led的使用壽命可達10萬小時。）高亮度、低熱量，環保（led是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時led也可以回收再利用。）堅固耐用（led是被完全的封裝在環氧樹脂

2、里面，它比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內也沒有松動的部分，這些特點使得led可以說是不易損壞的。）等優勢。本設計采用at89s52單片機控制dac0832來控制運放驅動恒流源。關鍵字：at89s52，恒流源，dac0832目錄摘要1目錄2一 系統總體設計框圖2二 器件簡介41.數模轉換dac08324（1）d/a轉換器dac0832內部結構4（2）dac0832引腳與應用簡介52.發光二極管6（1）led分類8(2)led結構及發光原理9(3)led的特點9(4)單色光led的種類及其發展歷史10(5)單色光led的應用103.主控制器at89s5211（1） msc-51芯片資源簡介11(2)

3、單片機的引腳12(3)89s51單機的電源線13(4)89s51單片機的外接晶體引腳13(5)89s51單片機的控制線14(6)89s51單片機復位方式14三 大功率led恒流驅動系統設計151.硬件電路設計15（1）單片機最小系統15（2）數模轉換系統15（3）led恒流驅動系統16（4）供電電路162.系統軟件設計16四 調試過程271.檢測at89c51運行否272.恒流系統測測試27總結28參考文獻29一 系統總體設計框圖d/a轉換單片機電流檢測led電壓檢測二 器件簡介1.數模轉換dac0832（1）d/a轉換器dac0832內部結構dac0832是采用cmos工藝制成的單片直流輸出

4、型8位數/模轉換器。如圖4-82所示，它由倒t型r-2r電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓vref四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量v0為：圖4-82由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數字量（ ） 成正比，這就實現了從數字量到模擬量的轉換。一個8位d/a轉換器有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進制數的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進制組態，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是256個可能值。圖4-83是dac0832的邏輯框圖和引腳排列。（2）dac0832引腳與應用簡介d0d7：數字信號輸入端。ile：輸入寄存器允許，高電平

5、有效。cs：片選信號，低電平有效。wr1：寫信號1，低電平有效。xfer：傳送控制信號，低電平有效。wr2：寫信號2，低電平有效。iout1、iout2：dac電流輸出端。rfb：是集成在片內的外接運放的反饋電阻。 vref：基準電壓（-1010v）。vcc：是源電壓（+5+15v）。agnd：模擬地 ngnd：數字地，可與agnd接在一起使用。dac0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經過一個外接的運算放大器轉換成電壓。實驗線路如圖所示。in0in7：8路模擬信號輸入端。a1、a2、a0 ：地址輸入端。ale地址鎖存允許輸入信號，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時鎖存地址碼，

6、從而選通相應的模擬信號通道，以便進行a/d轉換。start：啟動信號輸入端，應在此腳施加正脈沖，當上升沿到達時，內部逐次逼近寄存器復位，在下降沿到達后，開始a/d轉換過程。eoc：轉換結束輸出信號（轉換接受標志），高電平有效。oe：輸入允許信號，高電平有效。clock(cp)：時鐘信號輸入端，外接時鐘頻率一般為640khz。 vcc：+5v單電源供電。 、 vref(+),vref(-)：基準電壓的正極、負極。一般vref(+)接+5v電源，vref(-)接地。d7d0：數字信號輸出端。 由a2、a1、a0三地址輸入端選通8路模擬信號中的任何一路進行a/d轉換。2.發光二極管led是發光二極管

7、( light emitting diode, led)的簡稱，也被稱作發光二極管，這種半導體組件一般是作為指示燈、顯示板，它不但能夠高效率地直接將電能轉化為光能，而且擁有最長達數萬小時10 萬小時的使用壽命，同時具備不若傳統燈泡易碎，并能省電等優點。發光二極管簡稱為led。由鎵（ga）與砷（as）、磷（p）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；常簡寫為led。發光二極管與普通二極管一樣是由一

8、個pn結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從p區注入到n區的空穴和由n區注入到p區的電子，在pn結附近數微米內分別與n區的電子和p區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。 發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，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻r可用下式計算：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。發光二極管的兩根引線中較長的一根為正極

9、，應按電源正極。有的發光二極管的兩根引線一樣長，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，發光二極管的特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很小（有的僅零點幾毫安即可發光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發光管組成7段式半導體數碼管，每個數碼管可顯示09十個數目字。 （1）led分類發光二極管還可分為普通單色發光二極管、高亮度發光二極管、超高亮度發光二極管、變色發光二極管、閃爍發光二

10、極管、電壓控制型發光二極管、紅外發光二極管和負阻發光二極管等。a普通單色發光二極管 普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。普通單色發光二極管的發光顏色與發光的波長有關，而發光的波長又取決于制造發光二極管所用的半導體材料。紅色發光二極管的波長一般為650700nm，琥珀色發光二極管的波長一般為630650 nm ，橙色發光二極管的波長一般為610630 nm左右，黃色發光二極管的波長一般為585 nm左右，綠色發光二極管的波長一般為555570

11、nm。常用的國產普通單色發光二極管有bt（廠標型號）系列、fg（部標型號）系列和2ef系列，見表4-26、表4-27和表4-28。常用的進口普通單色發光二極管有slr系列和slc系列等。b高亮度單色發光二極管和超高亮度單色發光二極管 高亮度單色發光二極管和超高亮度單色發光二極管使用的半導體材料與普通單色發光二極管不同，所以發光的強度也不同。通常，高亮度單色發光二極管使用砷鋁化鎵（gaalas）等材料，超高亮度單色發光二極管使用磷銦砷化鎵（gaasinp）等材料，而普通單色發光二極管使用磷化鎵（gap）或磷砷化鎵（gaasp）等材料。常用的高亮度紅色發光二極管的主要參數見表4-29，常用的超高亮

12、度單色發光二極管的主要參數見表4-30。c變色發光二極管 變色發光二極管是能變換發光顏色的發光二極管。變色發光二極管發光顏色種類可分為雙色發光二極管、三色發光二極管和多色（有紅、藍、綠、白四種顏色）發光二極管。變色發光二極管按引腳數量可分為二端變色發光二極管、三端變色發光二極管、四端變色發光二極管和六端變色發光二極管。常用的雙色發光二極管有2ef系列和tb系列，常用的三色發光二極管有2ef302、2ef312、2ef322等型號。d閃爍發光二極管 閃爍發光二極管（bts）是一種由cmos集成電路和發光二極管組成的特殊發光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。閃爍發光二極管在使用時，無須外接其它

13、元件，只要在其引腳兩端加上適當的直流工作電壓（5v）即可閃爍發光。e電壓控制型發光二極管 普通發光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發光二極管（btv）是將發光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。 (2)led結構及發光原理50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。led是英文light emitting diode（發光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以led的抗震性能好。 發光二極管的核心部

14、分是由p型半導體和n型半導體組成的晶片，在p型半導體和n型半導體之間有一個過渡層，稱為pn結。在某些半導體材料的pn結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。pn結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱led。 當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。 (3)led的特點a. 電壓：led使用低壓電源，供電電壓在6-24v之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電

15、源，特別適用于公共場所。 b. 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% c. 適用性：很小，每個單元led小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環境 d. 穩定性：10萬小時，光衰為初始的50% e. 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，led燈的響應時間為納秒級 f. 對環境污染：無有害金屬汞 g. 顏色：改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的led，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色 h. 價格：led的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只led的價格就可以與

16、一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300500只二極管構成。 (4)單色光led的種類及其發展歷史最早應用半導體p-n結發光原理制成的led光源問世于20世紀60年代初。當時所用的材料是gaasp，發紅光（p=650nm），在驅動電流為20毫安時，光通量只有千分之幾個流明，相應的發光效率約0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素in和n，使led產生綠光（p=555nm），黃光（p=590nm）和橙光（p=610nm），光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出現了gaalas的led光源，使得紅色led的光效達到10流明/瓦。 90年代初，發紅光、黃光的gaalinp和發綠、藍光

17、的gainn兩種新材料的開發成功，使led的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的led在紅、橙區（p=615nm）的光效達到100流明/瓦，而后者制成的led在綠色區域（p=530nm）的光效可以達到50流明/瓦。 (5)單色光led的應用最初led用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的led在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，lumileds公司采用了18個紅

18、色led光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。 汽車信號燈也是led光源應用的重要領域。1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于led響應速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發生。 另外，led燈在室外紅、綠、藍全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領域都得到了應用。 3.主控制器at89s52（1） msc-51芯片資源簡介 89s51是mcs-51系列單片機的典型產品，我們就這一代表性的機型進行系統的講解。89s51單片機包含中央處理器、程序存儲器(rom)、數據存儲器(ram)、定時/計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及

19、數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，現在我們分別加以說明：圖3.1 單片機內部結構示意圖a.中央處理器中央處理器(cpu)是整個單片機的核心部件，是8位數據寬度的處理器，能處理8位二進制數據或代碼，cpu負責控制、指揮和調度整個單元系統協調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。b.數據存儲器(ram)89s51內部有128個8位用戶數據存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的ram只有128個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。c.程序存儲器(rom)89s51共有

20、4kb掩膜rom，最大可擴展64k字節，用于存放用戶程序，原始數據或表格。d.定時/計數器：89s51有兩個16位的可編程定時/計數器，以實現定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。e.并行輸入輸出(i/o)口：89s51共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對外部數據的傳輸。 (2)單片機的引腳89s51單片機內部總線是單總線結構,即數據總線和地址總線是公用的. 89s51有40條引腳, 與其他51系列單片機引腳是兼容的. 這40條引腳可分為i/o接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分. 89s51單片機為雙列直插式封裝結構, 如圖3.2所示.(3)89s51單機的電源線（1）

21、 vcc：+5v電源線。電源線 （2） gnd：接地線。(4)89s51單片機的外接晶體引腳 （1）xtal1：片內振蕩器反相放大器的輸入端和內部時鐘工作的輸入端。采用內部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調電容的一個引腳。（2） xtal2：片內振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。80c51單片機內部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器。反相放大器的輸入端為xtal1，輸出端為xtal2，分別是80c51的19腳和18腳。在xtal1和xtal2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構成穩定的自激振蕩器。如圖2所示：圖2 振蕩電路石

22、英晶振起振后要能在xtal2線上輸出一個3v左右的正弦波，使mcs-51片內的ocs電路按石英晶振相同頻率自激震蕩。通常，ocs的輸出時鐘頻率fosc為0.5mhz16mhz，典型值為12mhz電容器c1和c2通常取30pf左右，對震蕩頻率有微調作用。調節它們可以達到微調震蕩周期fosc的目的。(5)89s51單片機的控制線（1） rst：復位輸入端，高電平有效。（2） ale/prog：地址鎖存允許/編程線。（3） psen：外部程序存儲器的讀選通線。（4） ea/vpp：片外rom允許訪問端/編程電源端。 (6)89s51單片機復位方式復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把程序計數器pc

23、值初始化為0000h，使單片機從0000h單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化之外，程序運行出錯或操作錯誤使系統處于死鎖狀態時，為擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動單片機。rst引腳是復位信號的輸入端，高電平有效，其有效時間應持續24個震蕩周期（即兩個機器周期）以上。若使頻率為6mhz的晶振，則復位信號持續時間超過4s才能完成復位操作。復位操作由上電復位和按鍵手動復為兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，其電路如圖所示。只要電源vcc的上電時間不超過1ms，就可以實現自動上電復位，即接通電源就完成了系統的復位初始化。89s51單片機的復位靠外部電路實現,信號由rese

24、t(rst)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時,只要保持rst引腳高電平兩個機器周期,單片機即復位. 復位后,pc程序計數器的內容為0000h,片內ram中內容不變. 復位電路一般有上電復位、手動開關復位和自動復位電路3種.三 大功率led恒流驅動系統設計1.硬件電路設計（1）單片機最小系統（2）數模轉換系統（3）led恒流驅動系統（4）供電電路2.系統軟件設計軟件程序清單：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar tt,a

25、a;sbit kjia=p34;sbit kjian=p35;sbit k1=p36;sbit k2=p37;uchar miao,fen,shi,a1,a2,a3,a4,a5,a6;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40;uchar miao1,miao2,fen1,fen2,shi1,shi2;void delay(uint ms) uint i,j; for(i=ms;i>0;i-) for(j=110;j>0;j

26、-);void init() tmod=0x01; th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; ea=1; et0=1; tr0=1;void display(uchar aa,uchar bb,uchar cc,uchar dd,uchar ee,uchar ff) p2=tableaa; p1=0x7f; delay(1); p1=0xff; p2=tablebb; p1=0xbf; delay(1); p1=0xff; p2=0x40; p1=0xdf; delay(1); p1=0xff; p2=tablecc; p1=0xef; del

27、ay(1); p1=0xff; p2=tabledd; p1=0xf7; delay(1); p1=0xff; p2=0x40; p1=0xfb; delay(1); p1=0xff; p2=tableee; p1=0xfd; delay(1); p1=0xff; p2=tableff; p1=0xfe; delay(1); p1=0xff;void timer0() interrupt 1 th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; tt+; if(tt=20) tt=0; miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if

28、(fen=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; void main()init();aa=0xf0;while(1) a1=miao%10; a2=miao/10; a3=fen%10; a4=fen/10; a5=shi%10; a6=shi/10; display(a1,a2,a3,a4,a5,a6);if(kjia=0)delay(5);if(kjia=0)aa+;if(kjian=0)delay(5);if(kjian=0)aa-;p0=aa;if(k1=0)delay(100);if(k1=0)fen+;if(fen=60)fen=0;if(shi=24)shi=0;if(k2=0)delay(100);if(k2=0)shi+;void delay(uint ms) uint i,j; f