基于at89c51单片机的led彩灯控制器设计仅售2元

基于at89c51单片机的led彩灯控制器设计仅售2元内容摘要：

空穴复合发光。 除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。 发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。 由于复合 是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近 PN 结面数 μm以内产生。 理论和实践证明，光的峰值波长 λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅ g 有关，即 λ≈1240/Eg （ mm） 式（ ） 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 12 式中 Eg 的单位为电子伏特（ eV）。 若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～ 780nm 红光），半导体材料的 Eg 应在 ～ 之间。 比红光波长长的光为红外光。 现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 LED的特性 极限参数的意义 （ 1） 允许功耗 Pm 允许加于 LED 两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。 超过此值， LED 发热、损坏。 （ 2） 最大正向直流电流 Ifm 允许加的最大的正向直流电流。 超过此值可损坏二极管。 （ 3） 最大反向电压 VRm 所允许加的最大反向电压。 超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （ 4） 工作环境 topm 发光二极管可正常工作的环境温度范围。 低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 电参数的意义 （ 1） 光谱分布和峰值波长 某一个发光二极管所发之光并非单一波长， 其波长大体按图 2 所示。 由图可见，该发光管所发之光中某一波长 λ0的光强最大，该波长为峰值波长。 （ 2） 发光强度 IV 发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。 若在该方向上辐射强度为（ 1/683） W/sr 时，则发光 1 坎德拉（符号为 cd）。 由于一般 LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉 (mcd)作单位。 （ 3） 光谱半宽度 Δλ 它表示发光管的光谱纯度 .是指图 3 中 1/2 峰值光强所对应两波长之间隔 . （ 4） 半值角 θ1/2 和视角 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 13 θ1/2 是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与 发光轴向（法向）的夹角。 半值角的 2倍为视角（或称半功率角）。 图 3 给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。 中垂线（法线） AO 的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。 显然，法线方向上的相对发光强度为 1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。 由此图可以得到半值角或视角值。 （ 5） 正向工作电流 If 它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。 在实际使用中应根据需要选择 IF 在 IFm以下。 （ 6） 正向工作电压 VF 参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。 一般是在 IF=20mA 时测得的。 发光二极管正向工作电压 VF 在 ～ 3V。 在外界温度升高时， VF 将下降。 （ 7） VI 特性 在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。 当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。 由 VI 曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。 正向的发光管反向漏电流 IR LED 的分类 按发光管发光颜色分 按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。 另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。 根据发光二极管出光 处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。 散射型发光二极管和达于做指示灯用。 按发光管出光面特征分 按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。 圆形灯按直径分为 φ2mm、 、 φ5mm、 φ8mm、 φ10mm及 φ20mm等。 国外通常把φ3mm的发光二极管记作 T1；把 φ5mm的记作 T1（ 3/4）；把 T1（ 1/4）。 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 14 由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。 从发光 强度角分布图来分有三类： （ 1） 高指向性 一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。 半值角为 5176。 ～ 20176。 或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组 成自动检测系统。 （ 2） 标准型 通常作指示灯用，其半值角为 20176。 ～ 45176。 （ 3） 散射型 这是视角较大的指示灯，半值角为 45176。 ～ 90176。 或更大，散射剂的量较大。 按发光二极管的结构分 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 按发光强度和工作电流分 按发光强度和工作电流分有普通亮度的 LED（发光强度 100mcd）；把发光强度在 10～100mcd 间的叫高亮度发光二极管。 一般 LED 的工作电流在十几 mA 至几十 mA，而低电流 LED 的工作电流在 2mA 以下（亮度与普通发光管相同）。 除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。 LED的应用 由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。 由于发光二极管具有最大正向电流 IFm、最大反向电压 VRm 的限制，使用时，应保证不超过此值。 为安全起见，实际电流 IF 应在 以下；应让可能出现的反向电压 VRRm。 LED 被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。 红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。 单 LED电平指示电路 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 15 在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用 LED 表示输出信号是否正常，如图 7 所示。 R 为限流电阻。 只有当输出电压大于 LED 的阈值电压时， LED 才可能发光。 单 LED可充作低压稳压管用 由于 LED 正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。 发光二极管的稳定电压在 ～ 3V 间，应根据需要进行选择 VF，如图 8 所示。 电平表 目前，在音响设备中大量使用 LED 电平表。 它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的 LED 数目不同，则表示输出电平的变化。 图 9 是由 5 只发光二极管构成的电平表。 当输入信号电平很低时，全不发光。 输入信号电平增大时，首先 LED1 亮，再增大 LED2 亮。 发光二极管的检测 普通发光二极管的检测 （ 1） 用万用表检测 利用具有 10kΩ 挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。 正常时，二极管 正向电阻阻值为几十至 200kΩ,反向电阻的值为 ∝。 如果正向电阻值为 0 或为 ∞，反向电阻值很小或为 0，则易损坏。 这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为 10kΩ 挡不能向 LED 提供较大正向电流。 如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。 用一根导线将其中一块万用表的 “+”接线柱与另一块表的 “”接线柱连接。 余下的 “”笔接被测发光管的正极（ P 区），余下的 “+”笔接被测发光管的负极（ N 区）。 两块万用表均置 10Ω 挡。 正常情况下，接通后就能正常发光。 若亮度很低，甚至不发光，可将两 块万用表均拨至 1Ω 若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。 应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于 1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。 （ 2） 外接电源测量 用 3V 稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。 为此可按图 10 所示连接电路即可。 如果测得 VF 在 ～ 3V 之间，辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 16 且发光亮度正常，可以说明发光正常。 如果测得 VF=0 或 VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。 2．红外发光二极管的检测 由于红外发光二极管，它发射 1～ 3μm的红外光，人 眼看不到。 通常单只红外发光二极管发射功率只有数 mW，不同型号的红外 LED 发光强度角分布也不相同。 红外 LED 的正向压降一般为 ～。 正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光 LED 的检测法只能判定其 PN 结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。 为此，最好准备一只光敏器件（如 2CR、 2DR 型硅光电池）作接收器。 用万用表测光电池两端电压的变化情况。 来判断红外 LED 加上适当正向电流后是否发射红外光。 系统功能 新型 LED 彩灯分为 2 部分，即彩灯控制器（主控模块）和管内 LED 板模块（受控模块）。 彩灯控制器可直接与 220 V 交流市电相连接，经过开关电源变换，输出直流工作电压，一方面为管内 LED 模块提供 12 V 工作电源，另一方面为主控模块单片机系统（彩灯控制器）提供 5 V 工作电源。 整个系统工作由软件程序控制运行，根据需要，用户可以在 LED 彩灯工作时通过主控模块上的按键来设定亮灯时间和灯光闪动频率。 上电后系统经过初始化，查询是否有功能切换键按下：有，则进入用户设定模式状态；无，则进入默认缺省工作状态。 在用户设定模式状态下 ，用户可以根据个人爱好及不同场合的需要来指定调用哪些模式，并且可以改变每种模式的时间 Ti、频率 Fi 参数，如果用户想进入缺省状态模式，只需按一下功能切换键即可跳入缺省模式，程序会自动顺序调用亮灯模式；在缺省工作状态下， LED 彩灯控制器按照程序设定好的若干亮灯花样模式程序 Model_i 顺序调用往下走，从第 Model_1 模式开始工作，自 Model_1 到 Model_2„„到 Mod el_n 为一个亮灯周期，然后再回到 Model_1 循环继续工作，同样如果想进入用户设定模式状态，只需按下功能切换键即可。 整个 n 种亮灯模式时 间可以看作一个大周期 T，其中的每一种花样工作模式 Model_i（ i=1， 2，„， n）时间为小周期 Ti，对于每一个模式编写一个独立工作子程序Model_i，其中设定了 LED 三色灯（红、绿、蓝）的点亮时刻（ RED_on， GREEN_on， BLUE_on）和熄灭时刻（ RED_off， GREEN_off， BLU E_off)，以及模式工作时间 Ti 以及该模式 LED闪烁频率 Fi。 5 位七段码显示器的前 2 位（ L1， L2）显示当前工作模式的序号 Model_i；后3 位（ L3， L4， L5）七段码 显示三色 LED 的工作状态，若该颜 色灯点亮则对应七段码显示位为“ 1”，反之熄灭时则显示位为“灭”即不显示，对系统工作状态起到了很好的实时监控作用。 因此在 LED 彩灯上电工作后，用户可以方便地通过主控模块上的显示器知道 LED 彩灯辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 17 当前工作模式 Model_i，工作时间 Ti，频率 Fi 等实时参数。 若实际应用需要根据不同场合和时间来改变彩灯闪亮效果，用户可以通过主控模块上的按键来设定 LED 不同的闪烁频率 Fi和亮灯时间 Ti，以便符合实际需要。 此外如果用户对某一种模式感兴趣需要仔细观看该种亮灯模式，可以通过键盘选定任意第 Model_i 模式使系统循环重复工作 在该花样模式下。 辽宁石油化工大学职业技术学院毕业设计 18 3 彩灯设计 硬件设计 新型 LED 彩灯系统包括 2 大部分，即 LED 彩灯控制器（ 89C51 主控模块）和 LED 彩灯管（管内 LED 板模块）。 前者是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用 89C51 的 P 口输出控制信号；后者是受控模块，上面焊有三色 LED 彩灯和信号驱片，模块置于 LED 的透明灯管内。 图 主控模块硬件图。