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1、可控LED照明灯电子设计大赛培训一期组长：毕聪组员：邵远航喻红目 录1 作品摘要介绍2 总体设计方案2.1 总体设计方案介绍2.2 系统控制方案2.3 总体硬件组成框图3 主要系统硬件设计3.1 光照部分的制作3.2 光度计的制作3.3显示模块的使用4 系统的软件设计4.1 系统的软件流程4.2 核心程序的介绍5 系统调试5.1 测试使用的仪器仪表5.2 系统调试的方法6 实验心得7 分工合作可控白光 LED 照明灯1. 作品摘要介绍：我们组设计的高效可控白光LED 照明灯及其检测装置，用 TI 的 TPS61062 芯片驱动 45 只白光 LED 进行照明。2.总体方案设计：本系统采用单片机
2、MSP430 为系统控制的核心，此系统主要包括TPS驱动模块，光度计的制作模块等。2.1 总体设计方案的介绍：本作品的设计思想是通过TI 的 TPS61062芯片驱动 45 只白光 LED 进行照明，并能对输出到 LED 上的功率进行测量、显示和对输出到 LED 上的电流进行预置、控制。用光敏器件制作一个照度检测仪，它可以将检测到的照度显示。2.2 系统控制方案：用 MSP430实现系统控制。 MSP430内部自带 ADC12转换模块，ADC12模块主要有以下特点： AD转换为 12 位，数据的测量精度高；采样速度快；片内参考电压的产生可以有软件编程选择， 也可以由软件选择内部参考还是外部参考
3、； 可以选择转换的转换时钟源； 具有单通道单次转换， 单通道多次转换， 序列通道单次转换和序列通道多次转换 4 种转换模式；具有中断矢量寄存器； 16 位的转换结果存储寄存器。2. 3 总体硬件组成框图3 主要系统硬件的设计为使作品测量的精确度更高，并且使总体设计更具有模块化，我们对系统的硬件做了精心设计，模块具体设计如下：3.1 光照部分的制作方案一：使用恒流源电路进行控制， 控制过程中只要控制输入电压即可控制输出电流（电路如图） ，由于题目要求0.1mA 步进电流，但输入电压要求用单片机的DA 转换进行输入确切电压，M430F149没有 DA 转换，所以此方案放弃。方案二：利用 TPS61
4、060芯片驱动 4-5 只 LED 照明，采用 5V 单电源供电。下面我们介绍TPS61062芯片。TPS61062与 LED 的链接如下：在实际使用过程中， 如图所示的 VIN 引脚应直接接 IO 口，用 IO 口输出的 PWM 波进行亮度控制。3. 2 光度计的制作：方案一：使用硅光电池做光度计。 晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用 P 型（或 n 型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成 Pn 结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率，优化抗反射膜、凹凸表面、高反射背电极等方式，
5、 光电转换效率有较大提高。 单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为 10 至 20cm 的圆片，年产能力 46MW a。目前主要课题是继续扩大产业规模， 开发带状硅光电池技术， 提高材料利用率。国际公认最高效率在 AM1.5 条件下为 24 ，空间用高质量的效率在 AM0 条件约为 13.518 ，地面用大量生产的在 AM1 条件下多在 1118之间。以定向凝固法生长的铸造多晶硅锭代替单晶硅，可降低成本，但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝网印刷，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光电池的转换效率最高达 18.6 。方案二：利用光敏电阻做光度计。 光敏电阻器是利用 半导体
6、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，电阻变小，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（将光的变化转换为电的变化） 。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器， 它是由半导体材料制成的。 光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达 110M 欧,在强光条件（ 100LX ）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.40.76 ）m的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用 白炽灯泡（小电珠）光线或 自然光线 作控制
7、光源，使设计大为简化。出于制作难易考虑， 本实验选用光敏电阻做光度计来测量LED的发光强度 。3.3显示模块的使用出于熟练度以及所拥有的例程的实际情况，决定使用诺基亚 5110的显示屏幕。由于例程中不包含动态数字的显示，故添加如下子函数以完成此功能：/*-LCD_write_shu: 显示 6（宽） *8（高）点阵列数字字母符号等半角类输入参数：c：显示的字符； 6*8-*/void LCD_write_shu(int row,int page,int c) /row: 列 page:页 c:字符int i;LCD_set_XY(row*6,page); /列，页row*8for(i=0;i6
8、;i+)LCD_write_byte(font6x8ci,1);（其中 c 为变量）4.1 系统的软件流程软件分为5 个部分： PWM波输出， AD转换检测电压，按键控制PWM波， 5110 的显示，功率的计算4.2 核心程序的介绍#include#include nokia_5110.h#include BoardConfig.h#include Key.h#include Delay.htypedef unsigned intuint;typedef unsigned char uchar;#defineNum_of_Results32static uint resultsNum_of_R
9、esults; /保存 ADC 转换结果的数组 void Trans_val(uint Hex_Val);int zhaodu=0,gonglv=0;uint i = 0,j = 0,dir = 0;uint flag = 0,speed = 0;/*主函数 */void main(void)unsigned char Key;/char z;/* 下面六行程序关闭所有的IO 口*/P1DIR = 0XFF;P1OUT = 0XFf;/P3DIR = 0XFF;P3OUT = 0XFF;P4DIR = 0XFF;P4OUT = 0XFF;P5DIR = 0XFF;P5OUT = 0XFF;P6
10、DIR = 0XFF;P6OUT = 0X00;WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/关闭看门狗/*-选择系统主时钟为8MHz-*/BCSCTL1 &= XT2OFF;/打开XT2高频晶体振荡器/do/IFG1 &= OFIFG;/清除晶振失败标志/for (z = 0xFF; z 0; z-);/等待8MHz晶体起振/while (IFG1 & OFIFG);/ 晶振失效标志仍然存在？/BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS;/MCLK 和 SMCLK选择高频晶振/P6DIR |= BIT2;P6OUT |= BIT2;/关闭电平转换/P5OUT &= BIT7;P2
11、DIR=/*pwm0xff;P1DIR = 0xff;/ P2端口设置为输出P1OUT = 0xff;/ 关闭其他LEDP1SEL |= BIT6 + BIT7;/ P2.3和 P2.4 连接内部模块 ,使用的是第二功能作为TimerA的比较输出。CCR0 = 200;/CCTL1= OUTMOD_7;/ CCR1reset/set/CCR1 = flag;duty cycleCCTL2 = OUTMOD_7;reset/setCCR2 = flag;cycleTACTL = TASSEL_1 + ID_2 + MC_1;mode/ CCR1 PWM/ CCR2/ CCR2 PWM duty/
12、 ACLK/8, upP6DIR |= BIT2;P6OUT |= BIT2; *adc/关闭电平转换P5DIR|=BIT5;P5OUT&=BIT5;/关闭数码管显示P6DIR|=BIT6;P6OUT&=BIT6;/半闭数码管显示P6DIR|=BIT5;P6OUT&=BIT5;/半闭数码管显示Key_INIT();LCD_init();LCD_clear();/初始化液晶P6SEL |= 0x01;/ 使能ADC通道ADC12CTL0= ADC12ON+SHT0_15+MSC;/ 打开ADC ，设置采样时间ADC12CTL1= SHP+CONSEQ_2;/ 使用采样定时器ADC12IE = 0
13、x01;/ 使能 ADC 中断ADC12CTL0 |= ENC;/ 使能转换ADC12CTL0 |= ADC12SC;/ 开始转换_EINT();while(1)/p3.2-p3.4 为调整pwm 波的板载按键，占空比分别加2、4、6Key=Key_Scan();if(Key!=0)switch(Key)case 1:flag=flag+2;break;case 2:flag=flag+4;break;case 3:flag=flag+6;break;default : break;else delay_ms(10);if(flag=200)flag=0;CCR2 = flag; / CCR2
14、 PWM duty cycle/*函数名称： ADC12ISR功能： ADC 中断服务函数，在这里用多次平均的计算 P6.0 口的模拟电压数值参数：无返回值：无*/#pragma vector=ADC_VECTOR_interrupt void ADC12ISR (void)static uint index = 0;resultsindex+ = ADC12MEM0; if(index = Num_of_Results) / Move resultsuchar i;unsigned long sum = 0;index = 0;for(i = 0; i = 5;/ 除以 32Trans_va
15、l(sum);/*函数名称： Trans_val功能：将 16 进制 ADC 转换数据变换成三位10 进制真实的模拟电压数据，并在液晶上显示参数： Hex_Val-16 进制数据n-变换时的分母等于2 的 n 次方返回值：无*/void Trans_val(uint Hex_Val)int row=0,page=0;unsigned long caltmp;uint Curr_Volt;uchar t1,i;uchar ptr4;caltmp = Hex_Val;caltmp = (caltmp 5) + Hex_Val;/caltmp = Hex_Val* 33caltmp = (caltm
16、p 3) + (caltmp 12;/Curr_Volt =caltmp / 2nptr0 = Curr_V olt / 100;/Hex-Dec 变换t1 = Curr_Volt - (ptr0 * 100);ptr1 = t1 / 10;ptr2 = t1 - (ptr1 * 10);/ptr3 = 0;/shuzi 表中第 10位对应符号 ./在液晶上显示变换后的结果for(i = 0;i 3;i+)LCD_write_shu(row+i,page+2,ptri);5.1 测试使用的仪器仪表万用表。5.2 系统调试的方法并入电路测量电流， 并调试 PWM波的占空比， 使按键每次按下变化的
17、占空比令电流步进0.1mA。6 实验心得按键的电路逻辑不清晰， 在编程时由于初次使用 M430F149 程序的初始化多是来自例程， 端口定义模糊且混乱。 在对按键使能及执行的模块程序中不能执行，即不能实现。主函数中没有 while 语句，导致函数不能反复执行， 而是死循环在 AD 的中断中， 不能执行按键中断或执行按键判断函数。 照度计由于电路简单， 所以测出的亮度最后一位的数字变化快，值不稳定。经修改，按键改变电流和亮度已经实现，但由于发光二极管的 U-I 曲线为非线性，开始的步进为 0.1mA，之有增大迹象。7 分工合作毕聪：方案拟定、平台选择、电路设计邵远航：电路制作、软件程序、实验报告喻红：电路分析、软件程序、实验报告