1、太陽能LED路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)摘要隨著太陽能照明技術(shù)的發(fā)展，近幾年太陽能路燈行業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且隨著新型節(jié)能LED燈具的出現(xiàn)，太陽能LED路燈以其節(jié)能性好的優(yōu)勢得到了廣泛的推廣。本文介紹了脈沖寬度調(diào)制技術(shù)PWM控制LED暗亮的原理，設(shè)計(jì)了一種基于MSP430F149單片機(jī)的太陽能LED路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)的控制器。整個(gè)控制器包括硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件電路的設(shè)計(jì)，硬件部分給出了控制器硬件電路原理圖，設(shè)計(jì)了LED恒流驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)控制電路、傳感檢測電路和鍵盤顯示電路。軟件部分給出了亮度自適應(yīng)節(jié)能控制算法流程圖和C語言源程序，該算法可根據(jù)時(shí)段、環(huán)境亮度和人員活動(dòng)情況改變PWM

2、信號(hào)的占空比，自動(dòng)調(diào)節(jié)LED的亮度，充分利用LED的可控性，實(shí)現(xiàn)最佳照度控制，達(dá)到節(jié)能目的。關(guān)鍵詞：LED恒流驅(qū)動(dòng)；MSP430單片機(jī)； LED照明；PWM控制；亮度自適應(yīng)節(jié)能控制。AbstractWith the development of solar lighting technology, in recent years the solar street lamp industry is developing rapidly, continues to expand the scale, and with the new energy-saving LED lamp, solar LE

3、D street lamps have been widely promoted for its good energy saving advantage. This paper introduces the principle of pulse width modulation technology of PWM control LED dark bright, design a controller of MSP430F149 solar LED street lighting energy-saving control system based on. The controller in

4、cludes hardware circuit design and software design of the hardware circuit, gives the hardware circuit principle diagram design of the controller, LED constant current drive circuit, control circuit, sensor detection circuit and the keyboard and display circuit. The software part of the adaptive bri

5、ghtness control algorithm flow chart and the C language source code, the algorithm according to the time, the brightness of the environment and personnel activities change the duty ratio of PWM signal, automatic adjustment of brightness of LED, make full use of the controllability of the LED, to ach

6、ieve the best illumination control, to achieve the purpose of energy saving.Keywords: LED constant current drive; MSP430 microcontroller; LED lighting; PWM control; adaptive energy-saving control brightness.目錄 TOC o 1-3 h z t 題注,1 HYPERLINK l _Toc3591606181 緒論 緒論1.1課題的研究背景及意義1.1.1 課題的背景隨著太陽電池轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)

7、技術(shù)的不斷提高，太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用越來越廣泛，在照明領(lǐng)域，太陽能路燈作為光伏發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)的主要應(yīng)用模式，被越來越多的人認(rèn)識(shí)并接受。跨入21世紀(jì)后，人類面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，如何能在能源有限和環(huán)境保護(hù)的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球的熱點(diǎn)問題。而能源問題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡化。在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下，太陽能產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大發(fā)展起來。國內(nèi)各大研究單位都對太陽能路燈作了詳盡的研究，特別是近幾年來，已經(jīng)初步形成在“產(chǎn)業(yè)上規(guī)模、技術(shù)上水平、產(chǎn)品上檔次和市場要規(guī)范”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路引導(dǎo)下，太陽能產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，

8、如太陽能熱水器、太陽能光伏電池技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。近年來，隨著我國城市建設(shè)的不斷擴(kuò)大和建設(shè)水平的不斷提高，我國城市的路燈總數(shù)以每年約20%的平均速度遞增，全國數(shù)千萬盞路燈的節(jié)點(diǎn)問題已引起政府部門的關(guān)注。在能源日趨緊張、電力供應(yīng)持續(xù)緊張的今天，抵消、高耗的傳統(tǒng)城市照明已成為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，太陽能路燈以環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場潛力巨大，我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)使用。上海市于2005年在崇明島建成風(fēng)光互補(bǔ)道路照明工程。在我國西部，

9、非主干道太陽能路燈、太陽能庭院燈建成規(guī)模，太陽能資源相對豐富的青海省自2006年以來已在西寧等地安裝太陽能路燈超過200套；在北京奧運(yùn)會(huì)主要場館及其相關(guān)場所，太陽能路燈得到普遍應(yīng)用。太陽能是可再生資源和新能源的重要組成部分。太陽能有取之不盡、用之不竭、不會(huì)污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡等特點(diǎn)。太陽光線照射地球40分鐘產(chǎn)生的能量夠全球一年的總能源消耗。新能源技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為21世紀(jì)各國都重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)問題。即使有經(jīng)濟(jì)危機(jī)的壓力，各國仍然投入大量的人力物力研究新能源技術(shù)。在各種新能源技術(shù)的研究和應(yīng)用中，太陽能光伏技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)在世界發(fā)達(dá)國家和我國都得到了迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大。我國提出了可再生能源的

10、中長期計(jì)劃，預(yù)期到2020年裝機(jī)總量達(dá)到2000萬千瓦。全球40以上的太陽能電池板是中國生產(chǎn)，但是2009年我國太陽能發(fā)電設(shè)施的實(shí)際部署僅占全球的5。由此看出我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與國外。由于太陽能發(fā)電在現(xiàn)階段仍然是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，并沒有發(fā)展成為市場經(jīng)濟(jì)，目前還是一個(gè)虧本產(chǎn)業(yè)。中國的政府現(xiàn)在并沒有投入大量的財(cái)力來為太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)買單。我國照明用電量中的很大一部分用于戶外照明，由此可見太陽能LED路燈在我國有著廣闊的發(fā)展前景。據(jù)統(tǒng)計(jì)中國在2009年已經(jīng)安裝的路燈大約有2億盞。每盞燈平均每天消耗2度電，一盞燈一年消耗730度電，2億盞路燈一年消耗的能源相當(dāng)于三峽發(fā)電站兩年的發(fā)電總量。而

11、且隨著城市化建設(shè)的加快，路燈的總量每年還在劇增。目前幾乎所有路燈用的照明光源均為高壓鈉燈，隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其優(yōu)勢會(huì)不斷顯現(xiàn)，勢必取代高壓鈉燈成為一種新型的照明光源。由于LED光源有巨大市場潛力，科技部提出了LED路燈的“十城萬盞計(jì)劃。現(xiàn)在LED路燈發(fā)展勢頭相當(dāng)強(qiáng)勁。據(jù)保守估計(jì)，十城萬盞計(jì)劃的總數(shù)將會(huì)超過200萬盞。由此可見太陽能LED路燈在我國是一個(gè)舉足輕重的大市場。1.1.2 課題的意義我國土地遼闊，資源富饒，總面積有960萬平方公里。占世界陸地總面積的7。在我國廣闊富饒的土地上，太陽能資源十分豐富。我國和同緯度的其它國家相比，除了四川盆地和其周圍的地區(qū)外，絕大部分地區(qū)的太陽

12、能資源非常豐富。我們要利用先天的優(yōu)勢，充分利用起太陽能，解決好人民生活生產(chǎn)所需的能源問題，發(fā)展好我國的太陽能相關(guān)產(chǎn)業(yè)。近幾年太陽能照明技術(shù)快速發(fā)展，太陽能路燈行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨著LED節(jié)能燈具的出現(xiàn)，利用LED作為照明燈具的太陽能LED路燈得到了大幅推廣。太陽能燈具的照明需求逐漸往干道路燈發(fā)展，這樣對燈具照明功率、控制器及驅(qū)動(dòng)器的要求會(huì)有所提高。我國在太陽能電池技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模、LED光源技術(shù)的發(fā)展等方面的產(chǎn)業(yè)規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，已經(jīng)在世界上占有一席之地了，但是太陽能路燈控制器作為太陽能路燈系統(tǒng)中的核心部件之一，其研究還有待深入。市場上的太陽能控制器大多屬于簡易型，僅有基本的充放電控制功能，

13、沒有考慮到如何使太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換率最大，提高蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率和延長使用壽命等問題。本課題的控制器在完成基本的充放電控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了合理的充放電控制算法來實(shí)現(xiàn)能量的充分利用和蓄電池的充分保護(hù)。另一核心部件LED燈驅(qū)動(dòng)電源，一般沒有根據(jù)路燈的組合形式具體分析設(shè)計(jì)。由于不同廠商生產(chǎn)的的白光LED的正向壓降可能相差數(shù)百毫伏，因此直接影響了白光LED實(shí)際消耗的功率在驅(qū)動(dòng)器的輸出總功率中的比例。本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器是在LED路燈先串后并的組合形式以及具體的正向?qū)妷汉皖~定功率的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。本套太陽能LED路燈控制系統(tǒng)，用合理的充放電算法控制太陽能路燈正常的充放電功能，完成充電階段自動(dòng)轉(zhuǎn)換，LED亮

14、度智能控制且完成對蓄電池的充分保護(hù)。驅(qū)動(dòng)器和LED陣列能夠很好的匹配，使LED陣列發(fā)光質(zhì)量高且實(shí)現(xiàn)較高的能量利用率。整套系統(tǒng)的成功設(shè)計(jì)無論在價(jià)格和性能方面均具有一定的市場競爭力。1.2 課題相關(guān)技術(shù)概述1.2.1 太陽能LED路燈的優(yōu)勢太陽能LED路燈系統(tǒng)用太陽能電池供電，閥控式密封鉛酸蓄電池儲(chǔ)存電能，用高效節(jié)能的LED燈照明，用控制器控制智能充放電，配合LED燈驅(qū)動(dòng)電源，具有穩(wěn)定性高、發(fā)光性能好、能量利用率高、安裝方便、采用直流供電、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、實(shí)用燈優(yōu)勢，是未來戶外照明的發(fā)展趨勢。LED照明燈工作電流是直流，并且在低電壓下工作1。太陽能電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能，這點(diǎn)恰好與LED相匹配。若將

15、兩者組合配以控制器和驅(qū)動(dòng)器即可獲得很高的能量利用率、較高的安全性和可靠性的照明系統(tǒng)。因?yàn)閮烧呓Y(jié)合不需要將太陽能電池輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡虼苏麄€(gè)照明系統(tǒng)的照明效率會(huì)大大提高。隨著LED燈相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，其使用壽命會(huì)不斷延長。在未來幾年里，若其價(jià)格繼續(xù)下降，則白光LED必將取代舊有燈具成為21世紀(jì)照明的新光源。LED作為路燈的一種光源，它和傳統(tǒng)路燈光源相比較其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：節(jié)能且光效高。按照LED技術(shù)的發(fā)展趨勢，LED的光效在未來五年里有達(dá)到1502001m/W的可能，大大超過了現(xiàn)在所有光源的光效。另外，現(xiàn)在使用的熒光燈、汞燈等照明光源中含有汞，對人體有害。而LED中不含此種物質(zhì)所以它

16、是一種“清潔的光源。命長，節(jié)約成本。一般情況下LED光源的使用壽命可以達(dá)到十萬小時(shí)，在惡劣的自然條件下工作，壽命也至少可達(dá)到五萬小時(shí)。因此，在一些維護(hù)和更換設(shè)備困難的地方，使用太陽能LED路燈照明系統(tǒng)，可顯著降低安裝和使用的成本?？梢宰詣?dòng)控制其功率?？赏ㄟ^控制器控制其夜間亮燈的功率，提高節(jié)能性。LED燈可以實(shí)現(xiàn)完美調(diào)光功能，因此在本系統(tǒng)中將通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比來有效的調(diào)節(jié)其發(fā)光強(qiáng)度。具有很好的顯色性。陽光的顯色系數(shù)為100，一般情況下顯色系數(shù)與100相差越小，顯色性越好，反之越差。高壓鈉燈顯色系數(shù)僅為23，而LED燈的顯色系數(shù)達(dá)到85以上，發(fā)出的是白光。由此可見大功率LED路燈顯色性明顯好與高

17、壓鈉燈。直流供電，提高能量利用率。太陽能電池輸出的是直流電，路燈系統(tǒng)中LED的驅(qū)動(dòng)也是用直流電源，這樣可以不用太陽能光伏系統(tǒng)中使用其他照明設(shè)備所需要的逆變器，既使系統(tǒng)有較高的能源利用率，又降低了成本，還可以改善系統(tǒng)的可靠性。太陽能LED路燈系統(tǒng)白天將太陽能的能量存儲(chǔ)在蓄電池里，夜間通過蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成LED路燈消耗的光能。不消耗常規(guī)能源，循環(huán)使用，不產(chǎn)生發(fā)電和運(yùn)輸過程中的污染，非常清潔。另外安裝方便，不需要架設(shè)輸電線路，也不需要鋪設(shè)電纜所需的通道。在這種背景下，太陽能路燈應(yīng)運(yùn)而生，而且會(huì)不斷的發(fā)展，成為照明行業(yè)的趨勢。1.2.2 太陽能LED路燈的發(fā)展現(xiàn)狀和前景目前，太陽能路燈主要用在城市

18、道路、公園、工業(yè)園區(qū)，旅游景點(diǎn)，也可以用于人口密度小，不易鋪設(shè)電纜但太陽能資源豐富的偏遠(yuǎn)地區(qū)人們的照明問題。近年來，隨著我國城市建設(shè)水平的不斷提高和環(huán)保低碳意識(shí)逐漸增強(qiáng)，城市路燈總量在逐年攀升，隨著光伏電源照明的不斷發(fā)展和優(yōu)勢的顯現(xiàn)，鄉(xiāng)村以及適合安裝太陽能路燈的一些地區(qū)也會(huì)慢慢普及。因?yàn)樘柲躄ED路燈有如此廣闊的市場，所以更應(yīng)該做好太陽能LED路燈的控制和驅(qū)動(dòng)，讓整個(gè)太陽能路燈系統(tǒng)更穩(wěn)定更長久的工作。1.2.3 太陽能LED路燈控制器綜述太陽能LED路燈系統(tǒng)由太陽能電池板、鉛酸蓄電池、LED燈、驅(qū)動(dòng)電路和控制器等部分組成2。控制器白天控制太陽能電池給蓄電池充電，夜晚蓄電池給負(fù)載放電。在充放電

19、過程中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過充保護(hù)，過放保護(hù)，完成充電各階段自動(dòng)轉(zhuǎn)換，夜晚放電方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能。目前市場上已經(jīng)有多家公司生產(chǎn)太陽能路燈控制器，但是這些控制器一般沒有充分考慮如何提高太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率，蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率和延長使用壽命等問題。蓄電池的充電方式以及根據(jù)蓄電池的荷電量來決定放電深度等問題都可以在很大程度上影響蓄電池的充電速度和循環(huán)使用的次數(shù)，因此控制器如何控制充放電的時(shí)間和方式便是影響蓄電池的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命的一個(gè)很重要的方面。1.2.4 太陽能LED路燈驅(qū)動(dòng)器概述3LED驅(qū)動(dòng)電源是系統(tǒng)重要的組成部分?？刂破鞯妮敵鲭妷汉蚅ED陣列不匹配，因此需要一個(gè)模塊來驅(qū)動(dòng)LED陣列。常見的

20、有四種驅(qū)動(dòng)方式，考慮控制器輸出電壓小于LED陣列的導(dǎo)通電壓，因此本系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)模塊為升壓方式。LED的使用壽命很大程度上受其發(fā)光穩(wěn)定性影響，在實(shí)際使用過程中，因驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)及選擇不當(dāng)導(dǎo)致LED發(fā)光穩(wěn)定性差，嚴(yán)重縮短了使用壽命。因此本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源時(shí)根據(jù)LED陣列的組合方式選擇恒流源來驅(qū)動(dòng)，提高LED陣列的的照明可靠性和效率。1.3 本課題研究內(nèi)容和論文組織結(jié)構(gòu)1.3.1 研究內(nèi)容近年來，國家越來越重視環(huán)境保護(hù)，倡導(dǎo)低碳生活，堅(jiān)持優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，重視能源的可持續(xù)發(fā)展。因此太陽能的開發(fā)和利用受到了極大的重視，太陽能光伏照明技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用。由于這種市場和社會(huì)發(fā)展的需求，目前已經(jīng)有多家

21、公司生產(chǎn)太陽能路燈控制器，但是這些控制器一般只具有基本的充放電控制，沒有充分考慮到如何使太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換率最大，蓄電池的能量轉(zhuǎn)換效率最大和蓄電池的使用壽命等問題。本課題從這些存在的問題著手研究，設(shè)計(jì)一種具有節(jié)能控制功能的太陽能路燈控制器：并根據(jù)LED燈的組合方式，設(shè)計(jì)一種與之匹配的驅(qū)動(dòng)電源。使整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)定的功能和指標(biāo)，能夠穩(wěn)定長久高效地運(yùn)行。1.3.2 論文的組織結(jié)構(gòu)：本論文分為五個(gè)章節(jié)，每章內(nèi)容分布如下：第一章：緒論。主要闡述本課題的研究背景和意義，以及論文的研究目標(biāo)和論文的組織結(jié)構(gòu)。第二章：太陽能LED路燈節(jié)能控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。本章從太陽能路燈控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，確定了

22、太陽能路燈控制器需要實(shí)現(xiàn)的功能。第三章：路燈控制系統(tǒng)控制器的硬件電路實(shí)現(xiàn)。本章設(shè)計(jì)了太陽能LED路燈系統(tǒng)控制器的硬件電路，并畫出原理圖。第四章：路燈控制系統(tǒng)控制器的軟件實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，結(jié)合MSP430系列單片機(jī)的C語言編程特點(diǎn)編寫整個(gè)系統(tǒng)的程序。第五章：總結(jié)與展望。分析了本次課題中的不足之處和以后的努力方向，展望下一階段的工作。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 總體方案設(shè)計(jì)4太陽能LED路燈利用太陽能電池的光生伏特效應(yīng)原理5，白天太陽電池吸收太陽能光子能量產(chǎn)生電能，通過控制器儲(chǔ)存在蓄電池里，當(dāng)夜幕降臨或燈具周圍光照度較低時(shí)，蓄電池通過控制器向光源供電一直到設(shè)定的時(shí)間后切斷。做到白天有陽光就

23、充電儲(chǔ)能，晚上光控和時(shí)控點(diǎn)亮發(fā)光負(fù)載，照明道路。太陽能LED路燈照明節(jié)能控制系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示：太陽能電池板太陽能電池板蓄電池LED燈MSP430F149單片機(jī)測量電壓電流充電控制測量電壓放電控制LED驅(qū)動(dòng)圖2-1 太陽能LED路燈控制系統(tǒng)總體框圖根據(jù)對設(shè)計(jì)題目的了解，該控制器以MSP430單片機(jī)為控制中心，外圍電路主要由LED恒流驅(qū)動(dòng)電路、環(huán)境光檢測、紅外檢測電路、蓄電池電壓、充放電控制電路、太陽能電池電壓檢測與分組切換電路、狀態(tài)顯示電路等構(gòu)成。其基本原理是，電壓檢測電路用于識(shí)別光照強(qiáng)度和獲取蓄電池端電壓，溫度檢測電路用于蓄電池充電溫度補(bǔ)償，環(huán)境光及紅外檢測電路用于檢測環(huán)境亮度及車輛

24、人員情況。由電源模塊給單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、傳感檢測電路等供電，單片機(jī)接受時(shí)間設(shè)定及外部檢測信號(hào)來控制LED驅(qū)動(dòng)電路，從而控制LED燈的亮度。本設(shè)計(jì)完成白光LED路燈照明部分的控制6，該控制總圖如圖2-2所示：MSP430F149MSP430F149熱釋電紅外探測電路光電傳感器鍵盤電路電源電路LED驅(qū)動(dòng)電路顯示電路實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路LED燈圖2-2 照明控制部分總體框圖該控制器以MSP430單片機(jī)為控制中心，外圍電路主要由LED驅(qū)動(dòng)電路、光電傳感電路和熱釋電紅外檢測電路、時(shí)鐘電路、電源電路、鍵盤電路及顯示電路組成。其基本原理是：電源模塊給MSP430F149單片機(jī)和各個(gè)電路模塊供電，光電傳感電路和熱釋電

25、紅外檢測電路用于檢測光照強(qiáng)度和車輛人員活動(dòng)情況，與時(shí)鐘電路一起控制LED驅(qū)動(dòng)電路，從而控制LED燈的亮度及亮滅，鍵盤電路用于手動(dòng)輸入控制參數(shù)，顯示電路顯示控制中需要顯示的參數(shù)。2.2 PWM調(diào)光技術(shù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)7，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換及LED照明等許多領(lǐng)域中。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)P

26、WM、SPWM法、線電壓控制PWM等。PWM控制LED暗亮原理：對于控制LED燈由暗到亮或由亮到暗，采用的是脈寬PWM法。它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制放電電流的目的。這次設(shè)計(jì)利用MSP430F149單片機(jī)產(chǎn)生占空比可變的矩形波，當(dāng)產(chǎn)生此矩形波的I/O口通過驅(qū)動(dòng)電路再與LED燈相接后，由于輸出矩形波占空比不斷變化，那么一個(gè)周期內(nèi)有一部分時(shí)間LED導(dǎo)通，一部分時(shí)間截止，從整體來看有一個(gè)平均電流，PWM信號(hào)頻率很高的，我們無法通過

27、肉眼來觀察到每一個(gè)周期LED燈亮滅的變化過程，所以只好通過平均電流這樣一種方式來決定這個(gè)LED的亮的程度了。 隨著波形占空比不斷變化，LED燈也會(huì)由暗到亮再從亮到暗不斷變化3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 MSP430F149單片機(jī)簡介本設(shè)計(jì)選用MSP430F149單片機(jī)8。MSP430系列單片機(jī)是美國HYPERLINK /view/28784.htm t _blank德州儀器（HYPERLINK /view/281529.htm t _blankTI）1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有HYPERLINK /view/981569.htm t _blank精簡指令集（HYPERLINK /

28、view/23531.htm t _blankRISC）的混合信號(hào)處理器。該單片機(jī)將多個(gè)不同功能的HYPERLINK /view/635021.htm t _blank模擬電路、HYPERLINK /view/635019.htm t _blank數(shù)字電路模塊和HYPERLINK /view/1125.htm t _blank微處理器集成在一個(gè)芯片上。由于其超低功耗、強(qiáng)大的處理能力、高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、方便高效的開發(fā)環(huán)境得到廣大用戶的高度評價(jià)。該單片機(jī)引腳圖如圖3-1所示。圖3-1 MSP430F149單片機(jī)引腳圖3.1.1 MSP430F149單片機(jī)特點(diǎn) 具有很

29、低的供電電壓。單片機(jī)的供電電壓最低為1.8V，其供電電壓的范圍是：1.8V3.6V。 超低的功耗。這是目前其他單片機(jī)沒有的特色。它在休眠條件下工作的電流只有0.8uA，就是在2.2V、1MHz條件下工作的電流只有280uA。 快速的喚醒時(shí)間。從休眠方式喚醒只需要6us的時(shí)間。 快速的指令執(zhí)行時(shí)間。它采用的是16位的RISC結(jié)構(gòu)，指令的執(zhí)行時(shí)間只需要150ns的時(shí)間，是傳統(tǒng)單片機(jī)不能比擬的。 片內(nèi)有12位的A/D轉(zhuǎn)換器，并提供參考電壓。A/D轉(zhuǎn)換器具有采樣保持和自動(dòng)掃描特點(diǎn)。 16位的定時(shí)器Timer_B帶有7個(gè)捕獲/比較寄存器。 片內(nèi)提供溫度傳感器。 具有靈活的時(shí)鐘設(shè)置。主要有一下幾種方式：3

30、2kHz的晶體方式、高頻率晶體方式、諧振器方式和外部時(shí)鐘源方式。這樣可以根據(jù)功耗要求和速度要求進(jìn)行靈活的時(shí)鐘設(shè)置。 16位的定時(shí)器Timer_A帶有3個(gè)捕獲/比較寄存器。 片內(nèi)提供模擬信號(hào)比較器。 串口通信模塊：USART0、USART1。兩個(gè)串口都可以通過軟件設(shè)置成UART方式或者SPI方式，由于該系列單片機(jī)提供了兩個(gè)串口，因此能為用戶進(jìn)行多機(jī)通信設(shè)計(jì)提供了方便。 片內(nèi)提供較多的存儲(chǔ)器，MSP430F149提供的片內(nèi)FLASH為60KB，同時(shí)片內(nèi)還提供較多的RAM，以便進(jìn)行運(yùn)算時(shí)處理。 提供較多的外圍接口，提供P1.0P6.0共6個(gè)數(shù)據(jù)端口，能為用戶提供更多的處理功能。在提供的外圍數(shù)據(jù)端口中

31、，有兩個(gè)端口具有中斷功能，這樣能豐富硬件系統(tǒng)的中斷資源，也為實(shí)現(xiàn)多任務(wù)系統(tǒng)提供了方便。 代碼保護(hù)功能。單片機(jī)的安全熔絲功能可以對程序的代碼進(jìn)行保護(hù)，從而可以對知識(shí)產(chǎn)權(quán)進(jìn)行保護(hù)。 具有JTAG仿真調(diào)試接口，這樣非常便于軟件的調(diào)試。3.1.2 MSP430F149單片機(jī)引腳簡介表1 MSP430F149單片機(jī)引腳功能表引腳號(hào)符號(hào)引腳功能1DVcc數(shù)字電源端2P6.3/A3通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入管道33P6.4/A4通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入管道44P6.5/A5通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入管道55P6.6/A6通用數(shù)字I/O管腳/

32、12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入管道66P6.7/A7通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入管道77A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸出端8XIN晶體振蕩器XT1的輸入端9XOUT/TCLK晶體振蕩器XT1的輸出端/測試時(shí)鐘輸入端10A/D轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)電壓11/A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部基準(zhǔn)電壓或者外部基準(zhǔn)電壓負(fù)端12P1.0/TACLK通用數(shù)字I/O管腳/Timer_A，TACLK時(shí)鐘輸入信號(hào)13P1.1/TA0通用數(shù)字I/O管腳/Timer_A，捕獲：CCI0A輸入，比較：OUT0輸出14P1.2/TA1通用數(shù)字I/O管腳/Timer_A，捕獲：CCI1A輸入，比較：OUT1輸出15P1.3/T

33、A2通用數(shù)字I/O管腳/Timer_A，捕獲：CCI2A輸入，比較：OUT2輸出16P1.4/SMCLK通用數(shù)字I/O管腳/SMCLK信號(hào)輸出17P1.5/TA0通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，比較：OUT0輸出18P1.6/TA1通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，比較：OUT1輸出19P1.7/TA2通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，比較：OUT2輸出20P2.0/ACLK通用數(shù)字I/O管腳/ACLK輸出端21P2.1/TAINCLK通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，INCLK時(shí)鐘信號(hào)22P2.2/CAOUT/TA0通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，捕獲：CCI0B輸入

34、，比較：OUT0輸出23P2.3/CA0/TA1通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，捕獲：CCI0B輸入，比較：OUT1輸出24P2.4/CA1/TA2通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，比較：OUT2輸出25P2.5/通用數(shù)字I/O管腳/作為外接電阻管腳，通過接入一個(gè)電阻來確定DCO的工作頻率26P2.6/ADC12CLK通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘27P2.7/TA0通用數(shù)字I/O管腳/ Timer_A，比較：OUT0輸出28P3.0/STE0通用數(shù)字I/O管腳/從傳輸使能：USART0/SPI模式29P3.1/SIMO0通用數(shù)字I/O管腳/ USART0/SPI

35、模式下的從輸入或者主輸出30P3.2/SOMI0通用數(shù)字I/O管腳/ USART0/SPI模式下的從輸出或者主輸入31P3.3/UCLK0通用數(shù)字I/O管腳/外部時(shí)鐘輸入U(xiǎn)SART0/UART或SPI模式，時(shí)鐘輸出USART0/SPI模式32P3.4/UTXD0通用數(shù)字I/O管腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸出USART0/SPI模式33P3.5/URXD0通用數(shù)字I/O管腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入U(xiǎn)SART0/SPI模式34P3.6/UTXD1通用數(shù)字I/O管腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸出USART1/SPI模式35P3.7/URXD1通用數(shù)字I/O管腳/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入U(xiǎn)SART1/SPI模式36P4.0/TB0通用數(shù)字I/O管腳/

36、定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI0A或者CCI0B輸入，比較：OUT0輸出37P4.1/TB1通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI1A或者CCI1B輸入，比較：OUT1輸出38P4.2/TB2通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI2A或者CCI2B輸入，比較：OUT2輸出39P4.3/TB3通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI3A或者CCI3B輸入，比較：OUT3輸出40P4.4/TB4通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI4A或者CCI4B輸入，比較：OUT4輸出41P4.5/TB5通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Ti

37、mer_B，捕獲：CCI5A或者CCI5B輸入，比較：OUT5輸出42P4.6/TB6通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B，捕獲：CCI6A或者CCI6B輸入，比較：OUT6輸出43P4.7/TBCLK通用數(shù)字I/O管腳/ 定時(shí)器Timer_B的輸入時(shí)鐘TBCLK44P5.0/STE1通用數(shù)字I/O管腳/從傳輸使能：USART1/SPI模式45P5.1/SIMO1通用數(shù)字I/O管腳/ USART1/SPI模式下的從輸入或者主輸出46P5.2/SOMI1通用數(shù)字I/O管腳/ USART1/SPI模式下的從輸出或者主輸入47P5.3/UCLK1通用數(shù)字I/O管腳/外部時(shí)鐘輸入U(xiǎn)SART1/U

38、ART或SPI模式，時(shí)鐘輸出USART1/SPI模式48P5.4/MCLK通用數(shù)字I/O管腳/主系統(tǒng)時(shí)鐘MCLK輸出49P5.5/SMCLK通用數(shù)字I/O管腳/子系統(tǒng)時(shí)鐘SMCLK輸出50P5.6/ACLK通用數(shù)字I/O管腳/輔助時(shí)鐘ACLK輸出51P5.7/H通用數(shù)字I/O管腳/切換所有的PWM數(shù)字輸出口為高阻抗定時(shí)器B_3 TB0TB352XT2OUT晶體振蕩器XT2的輸出端53XT2IN晶體振蕩器XT2的輸入端54TDO/TDI測試數(shù)據(jù)輸出端/編程時(shí)數(shù)據(jù)輸入端55TDI測試數(shù)據(jù)輸入端56TMS測試方式的選擇，器件編程和測試輸入端57TCK測試時(shí)鐘，用于器件編程和測試時(shí)的時(shí)鐘輸入端58/N

39、MI復(fù)位信號(hào)輸入端/不可屏蔽中斷輸入端59P6.0/A0通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道060P6.1/A1通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道161P6.2/A2通用數(shù)字I/O管腳/12位的A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入通道262AVss模擬電源地63DVss數(shù)字電源地64AVcc模擬電源端3.2 單片機(jī)電路3.2.1 復(fù)位電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)在上電時(shí)進(jìn)行初始化，同時(shí)也為了保證對電源的監(jiān)視，需要采用復(fù)位芯片。本設(shè)計(jì)中選用MAX809STR復(fù)位芯片，具體復(fù)位電路如圖3-2所示。圖3-2 單片機(jī)復(fù)位電路該復(fù)位電路非常簡單，只需要在電源管腳Vcc處加一個(gè)0.1

40、F的電容進(jìn)行濾波處理，以減少干擾。管腳GND接地，管腳RESET接單片機(jī)的RST/NMI引腳。3.2.2 單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘是MSP430單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MSP430單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上與其他的單片機(jī)有一定的區(qū)別：MSP430F149單片機(jī)采用兩個(gè)時(shí)鐘輸入。XT2IN和XT2OUT引腳跨接石英振蕩器和微調(diào)電容，XIN和XOUT引腳跨接石英振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。高頻率的時(shí)鐘有利于程序更快的運(yùn)行，也有可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)采樣率，從而實(shí)現(xiàn)更多

41、的功能。但是在系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻的情況下，考慮到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理中，所以選取合適的頻率即可。圖3-3 單片機(jī)時(shí)鐘電路合適頻率的晶振對于選頻信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)確度都有好處，本次設(shè)計(jì)需要選取兩個(gè)時(shí)鐘輸入，一個(gè)選取8MHz無源晶振接入XT2IN和XT2OUT引腳，并聯(lián)2個(gè)56pF陶瓷電容幫助起振，另一個(gè)選取32.768kHz無源晶振直接接入XIN和XOUT引腳。時(shí)鐘產(chǎn)生電路如圖3-3所示。3.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)電壓電路TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的

42、任何值。具體A/D轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)電壓電路如圖3-4所示。圖3-4 單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)電壓電路此電路輸入5V直流電源，通過TL431和外圍電阻向MSP430F149單片機(jī)提供3V A/D轉(zhuǎn)換器外部基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，使單片機(jī)穩(wěn)定工作。相關(guān)電阻計(jì)算：已知Vo=3V由Vo=（1+R9R11）2.5 得R9R11=0.2=30k150k 故R9取30k，輸出電流I=5V-3VR7 =2V3.2.4 MSP430單片機(jī)電路設(shè)計(jì)由上可以知道，MSP430單片機(jī)的接口電路非常簡單9。由下圖可以看出，在單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上與其他的單片機(jī)有一定的區(qū)別：MSP430F149單片機(jī)采用兩個(gè)時(shí)鐘輸入，即一個(gè)32kHz

43、的時(shí)鐘信號(hào)，另外一個(gè)8MHz的時(shí)鐘信號(hào)。該系統(tǒng)的時(shí)鐘部分都是采用晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的。考慮到電源的輸入紋波對單片機(jī)的影響，在電源的管腳增加一個(gè)0.1F的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入管腳處受到的干擾。另外，單片機(jī)還有模擬電源的輸入端，因此在這里需要考慮干擾問題，由于在該系統(tǒng)中的干擾比較小，因此模擬地和數(shù)字地共地，在模擬電源輸入管腳增加一個(gè)濾波電容以減小干擾。通過TL431三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源向MSP430F149單片機(jī)提供3V A/D轉(zhuǎn)換器外部的基準(zhǔn)電壓。MAX809STR復(fù)位芯片給單片機(jī)提供復(fù)位信號(hào)。具體單片機(jī)電路如圖3-5所示。圖3-5 單片機(jī)電路3.3 LED恒流驅(qū)動(dòng)電路3.3.1 HV991

44、0B引腳簡介及功能特性圖3-6 HV9910B引腳電路引腳號(hào)符號(hào)引腳功能1VIN輸入電壓8V450V DC2CSLED燈串的電流采樣輸入端3GND芯片地4GATE驅(qū)動(dòng)外部MOSFET的柵極5PWMD低頻PWM調(diào)光腳，也是使能輸入腳，內(nèi)部集成100k的下拉電阻到地6VDD內(nèi)部線性電源（一般是7.5V），能夠向外部線路提供高達(dá)1mA的電流7LD線性調(diào)光器被用來改變電流采樣比較儀的電流限制閾值8Rosc頻率振蕩控制器，一個(gè)電阻連接在此引腳與地之間，用來設(shè)定PWM的頻率表2 LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片HV9910B引腳功能表HV9910B功能特性：HV9910B是一個(gè)高效PWM LED驅(qū)動(dòng)器控制集成電路10，

45、它在輸入電壓從8V到450V DC范圍內(nèi)能有效驅(qū)動(dòng)高亮LED。該芯片能以高達(dá)300KHz的固定頻率驅(qū)動(dòng)外部MOSFET，其頻率由外部電阻編程決定。為了保證亮度恒定并增強(qiáng)LED的可靠性，外部高亮LED串采用恒流方式控制11，而不是恒壓控制。其恒流值由外部取樣電阻值決定，變化范圍從幾毫安到超過1安培。HV9910B使用了一個(gè)高壓隔離連接工藝，能經(jīng)受高達(dá)450V的浪涌輸入電壓的沖擊。對一個(gè)LED串的輸出電流能被編程設(shè)定在零和它的最大值之間的任何值，它由輸入到HV9910B的線性調(diào)光器的外部控制電壓所控制。另外，HV9910B也提供一個(gè)低頻的PWM調(diào)光功能，能接受一個(gè)外部達(dá)幾千赫茲的控制信號(hào)在0100

46、%的占空比下進(jìn)行調(diào)光。3.3.2 驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)計(jì)算12根據(jù)設(shè)計(jì)要求，LED路燈功率為28W，照度達(dá)2000lm。本設(shè)計(jì)選用28個(gè)1W LED串并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)LED壓降約3.4V，電流350mA。設(shè)計(jì)中選用兩片HV9910B驅(qū)動(dòng)芯片，每個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)兩路LED燈，每路7個(gè)串聯(lián)。相關(guān)參數(shù)計(jì)算：1、已知參數(shù)：VLED=3.47=23.8V24V ILED=700mA2、占空比：D= VLED3、MOSFET工作頻率設(shè)定：fosc=25000R fosc取100kHz 計(jì)算的R此電阻可以通過200k固定電阻和100k可調(diào)電阻組成，Rosc取4、電感選?。篢on=Df L=VINTon5、電流檢測電阻

47、計(jì)算：RSC= = =0.31可以通過兩個(gè)0.62的電阻并聯(lián)得到0.31的電阻。其中，電流波紋為30% ILED,峰值電流為1.15 I6、功率MOSFET選擇IRFD024，它的VDS為60V，ID為2.5A，RDS為7、二極管選擇超快速低損耗可控雪崩整流器BYV27-200，它所能承受的反向電壓為200V，正向電流為2A，反向恢復(fù)時(shí)間為25ns。本設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)電路輸入電壓是12V，輸出電壓是24V，采用HV9910B升降壓斬波電路來實(shí)現(xiàn)13，兩片HV9910B分別驅(qū)動(dòng)并聯(lián)的兩串LED燈，燈的亮度及亮滅通過PWMD引腳控制，MSP430F149單片機(jī)向驅(qū)動(dòng)器提供PWM信號(hào)。兩路LED恒流驅(qū)動(dòng)

48、電路如圖3-7所示：圖3-7 LED恒流驅(qū)動(dòng)電路3.4 傳感檢測電路本設(shè)計(jì)中傳感檢測電路包括熱釋電紅外探測和環(huán)境光電檢測電路。下面對這兩個(gè)電路做具體介紹。3.4.1 熱釋電紅外探測電路14LP0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。1、LP0001芯片引腳簡介：圖3-8 LP0001芯片引腳電路引腳號(hào)符號(hào)引腳功能1A可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)

49、觸發(fā)控制端。當(dāng) A=“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā)2VO控制信號(hào)輸出端。由 Vs上跳邊沿觸發(fā)使 Vo 從低電平跳變到高電平時(shí)為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx 之外和無 Vs 上跳變時(shí) Vo 為低電平狀態(tài)3RR1輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負(fù)端8VRF參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD。接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。9VC觸發(fā)禁止端。當(dāng) VcVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng) VCVR時(shí)允許觸發(fā)。 VR0.2VDD10IB運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng) RB接 VSS 端，R

50、B 取值為 1M左右11VDD工作電源正端。范圍為 35V122OUT第二級運(yùn)算放大器的輸出端132IN-第二級運(yùn)算放大器的反相輸出端141IN+第一級運(yùn)放放大器的同相輸入端151IN-第一級運(yùn)放放大器的反相輸入端161OUT第一級運(yùn)算放大器的輸出端表3 傳感信號(hào)處理器LP0001引腳功能表2、芯片功能敘述及極限參數(shù)（Vss=0）： CMOS 數(shù)模混合專用集成電路； 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器；可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)與處理； 雙向鑒幅器，可有效抑制干擾； 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器；結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬； 內(nèi)置參考電壓； 工作電壓范圍 +3V+5V； 用于多種傳感器

51、和延時(shí)控制器； 電源電壓：-0.5V6V； 輸入電壓范圍：-0.5V+6V（VDD=6V）； 各引出端最大電流：10mA（VDD=5V）； 工作溫度：-10+70； 存放溫度：-65+150。本設(shè)計(jì)選用SDA02-54型號(hào)的熱釋電紅外傳感器，外罩NL-3型菲涅爾透鏡，熱釋電紅外探測電路如圖3-9所示：圖3-9 熱釋電紅外探測電路紅外探測電路中，A引腳接地，芯片處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R22和C29的大小調(diào)整，值為Tx26103R22C29；觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R18和C28的大小調(diào)整，值為Ti40R18C28。左側(cè)的小功率三極管9013控制整個(gè)探測電路的開通與關(guān)斷

52、（如在下午5點(diǎn)到第二天早晨七點(diǎn)開通，其他時(shí)間點(diǎn)關(guān)斷，以保護(hù)芯片電路和節(jié)省電能）。VO口將LP0001芯片輸出信號(hào)輸出，將信號(hào)輸入到MSP430F149單片機(jī)P2.0引腳，提供目前人員及車輛信息，從而控制LED3.4.2 光電傳感電路Po188是一個(gè)光電集成傳感器，典型入射波長為p=520nm，內(nèi)置雙敏感元接收器，可見光范圍內(nèi)高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化。適合電視機(jī)、LCD 背光、數(shù)碼產(chǎn)品、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備等諸多領(lǐng)域的節(jié)能控制、自動(dòng)感光、自適應(yīng)控制。1、Po188電氣特性及額定參數(shù)暗電流小，低照度響應(yīng)，靈敏度高，電流隨光照度增強(qiáng)呈線性變化；內(nèi)置雙敏感元，自動(dòng)衰減近紅外，光譜響應(yīng)接近人眼函

53、數(shù)曲線；內(nèi)置微信號(hào)CMOS放大器、高精度電壓源和修正電路，輸出電流大，工作電壓范圍寬，溫度穩(wěn)定性好；可選光學(xué)納米材料封裝，可見光透過，紫外線截止、近紅外相對衰減，增強(qiáng)了光學(xué)濾波效果；符合歐盟RoHS指令,無鉛、無鎘；工作電壓范圍：2.4-12V；工作溫度范圍: -20 to +75；存儲(chǔ)溫度: -40 to +120 ；焊接溫度: 260。2、Po188的光電參數(shù)表4 光電集成傳感器Po188光電參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)測試條件Vcc=5V，R=1K，Ta=25最小值典型值最大值單位典型入射波長p520nm靜態(tài)電流Ev=0Lux,00.034A普通環(huán)氧樹脂封裝樣品光電流Ev=5Lux58Ev=10Lu

54、x113Ev=100Lux758Ev=200Lux1318Ev=500Lux2620Ev=1000Lux4060納米環(huán)氧樹脂封裝樣品光電流Ev=5Lux36AEv=10Lux69Ev=100Lux394Ev=200Lux643Ev=500Lux1192Ev=1000Lux1905響應(yīng)時(shí)間Tr2STf2S3、光電傳感電路Po188光電集成傳感器在可見光范圍內(nèi)高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化，輸出電流范圍為04mA，通過750的電阻接地，輸出電壓范圍為03V，電壓輸入給MSP430F149單片機(jī)，單片機(jī)通過輸入信號(hào)控制LED燈的亮度。光電傳感電路如圖3-10所示。圖3-10 光電傳感電路3.5

55、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302是美國Dallas公司推出的一款高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。1、DS1302時(shí)鐘芯片引腳簡介圖3-11 DS1302芯片引腳圖由上圖可以看出，該芯片只有8個(gè)管腳，這樣使用起來很簡單，只需要簡單的外圍電路。下面對具體管腳進(jìn)行介紹。引腳號(hào)符號(hào)引腳功能1Vcc2電源管腳，主電源2X1外接32.768KHz晶振的管腳3X24GND接地管腳5CE片選管腳6I/O數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳7SCLK串行時(shí)鐘輸入管腳8Vcc1電源管腳，備用電源表5 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302引腳功能表2、芯片功能介紹 時(shí)鐘計(jì)數(shù)功能，可以對秒、分鐘、小時(shí)、月、星期、年的計(jì)數(shù)。年計(jì)數(shù)可達(dá)到2100年，

56、閏年可自行調(diào)整，可選擇12小時(shí)制和24小時(shí)制，通過設(shè)置AM/PM來實(shí)現(xiàn)； 有31個(gè)字節(jié)RAM可以存放數(shù)據(jù)； 最少I/O引腳傳輸，通過三引腳控制； 管腳電壓：-0.5V7.5V； 工作電壓：25.5V； 低功耗，在2V電壓工作時(shí)，電流小于320nA； 讀寫時(shí)鐘寄存器或內(nèi)部RAM可以采用單字節(jié)模式和突發(fā)模式； 8-pin DIP封裝或8-pin SOIC封裝； 兼容TTL（5V）； 可選的工業(yè)級別，工作溫度-4085攝氏度。3、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)選用DS1302時(shí)鐘芯片，有圖可知，該時(shí)鐘電路非常簡單，在X1和X2引腳跨接32.768Hz的石英振蕩器和6pF的微調(diào)電容，構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。Vcc

57、1管腳為備用電源輸入，可以不使用，如果需要使用時(shí)，可以外接電池或者充電電容。DS1302在工作的時(shí)候，在Vcc2和Vcc1兩個(gè)管腳中，選擇電壓高的那個(gè)管腳的電源作為工作電源。DS1302的CE、I/O和SCLK管腳主要與單片機(jī)的一般I/O口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，從而使單片機(jī)能夠?qū)S1302進(jìn)行讀寫操作。為了減小干擾，芯片的電源輸入端加上相應(yīng)的電容進(jìn)行濾波處理。具體實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路如圖3-12所示：圖3-12 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路3.6 鍵盤及顯示電路設(shè)計(jì)3.6.1 顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用顯示模塊LCD1602字符液晶顯示，1602液晶顯示模塊管腳及功能介紹如表6。引腳號(hào)符號(hào)引腳功能1VSS電源地2V

58、CC+5V邏輯電源3VL液晶驅(qū)動(dòng)電源4RS寄存器選擇5讀/寫操作選擇6E使能7-14D0D7數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連，三態(tài)15BLA背光電源16BLK背光電源地表6 LCD1602引腳功能表液晶八位數(shù)據(jù)線分別由總線由高位到低位對應(yīng)連接到單片機(jī)的P2口，寄存器選擇腳RS、讀/寫操作R/W選擇、使能端E分別對應(yīng)連接單片機(jī)的P3.0、P3.1、P3.2，VL接滑動(dòng)變阻器的中性端，用以調(diào)節(jié)背光亮度，BLA經(jīng)1K電阻接電源，BLK接地，具體LCD液晶顯示電路如圖3-13 所示。3-13 LCD液晶顯示電路3.6.2 鍵盤電路設(shè)計(jì)獨(dú)立式鍵盤的各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵獨(dú)立地與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機(jī)并行

59、接口或其他芯片的并行接口）連接。獨(dú)立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量多時(shí)，接口線占用多。所以，獨(dú)立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場合。鍵盤電路如圖3-14所示。圖3-14 鍵盤電路由于本設(shè)計(jì)中鍵盤按鍵數(shù)目較少，因此選用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤采用一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一條I/O口線，通過檢測I/O輸入線的電平狀態(tài)，可以很容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下。上拉電阻保證按鍵釋放時(shí)，輸入檢測線上有穩(wěn)定的高電平。3.7 電源電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的供電質(zhì)量是整個(gè)太陽能路燈控制器穩(wěn)定可靠工作的保證，這就要求能夠提供穩(wěn)定的電源模塊。在該系統(tǒng)中，總電源是12V的太陽能蓄電池

60、，由于白光LED驅(qū)動(dòng)芯片HV9910的Vin管腳的最小電壓為8V，本系統(tǒng)中對該管腳的供電為12V，另外，MSP430系列單片機(jī)的工作電壓一般是1.8V3.6V,本設(shè)計(jì)中取3.3V電壓給單片機(jī)供電，其他芯片器件工作電壓為+5V，所以本系統(tǒng)的電源電路必須提供12V、5V和3.3V的電壓。1、12V轉(zhuǎn)5V電路12V轉(zhuǎn)5V電路采用美國TI公司生產(chǎn)的1A集成穩(wěn)壓電源芯片LM2575，它內(nèi)部集成了一個(gè)固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構(gòu)成一種高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱片的體積，而在大多數(shù)情況下不需散熱片；內(nèi)部有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等；芯片可提供外部控制引腳。是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路