指导教师签字：年月日目录摘要 (II)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 系统设计的目的 (1)1.2 LED智能台灯特性 (1)1.3 系统设计的内容 (2)2 系统的可行性分析 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 电源模块 (4)3.1.1 LED光源驱动电路 (4)3.1.2 元器件选择 (5)3.1.3 LED光源的设计................................................................................. (7)3.2 单片机外围电路模块 (8)3.2.1单片机总控制电路 (8)3.2.2时钟电路 (9)3.2.3 STC89C52具体介绍 (10)3.3 红外感应模块 (11)3.4 手动调节光强模块 (12)4 系统软件电路设计 (14)4.1 PWM调光 (14)4.2 人体红外感应 (14)4.3 手动调节光强 (15)5总结 (1)6参考文献 (17)附录 (18)附录1 主要程序代码 (18)附录2 实物图..............................................................。
.. (22)摘要台灯已是千家万户的必需生活电器，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
LED被认为是21世纪的照明光源。
LED发光器件是冷光源，光效高，工作电压低，而且能耗低，可控制好、无辐射，同样亮度下，LED能耗为白炽灯的10％，荧光灯的50％。
LED寿命可达10万小时，是荧光灯的10倍，白炽灯的100倍。
因此，我们提出LED智能台灯方案，本系统主要包括以PT4115芯片为基础的LED驱动模块，利用单片机STC89C52进行控制的手动PWM调光模块、感应人体红外信号的热释电红外传感器的红外感应模块等目的。
关键词：智能台灯；LED驱动；PWM调光；红外感应AbstractDesk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the lights and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source of the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% of fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, fluorescent lamp 100 times. Therefore, we put forward the LED intelligence desk lamp scheme, this system mainly includes PT4115 chip in the basis of driver module, LED by SCM STC89C52 to control PWM light module, sensing the human body of pyroelectric infrared signal infrared sensor of infrared sensor modules and manual light on the purpose.Keywords： intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive1绪论1.1 系统设计的目的台灯已是千家万户的必需生活电器，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
在我国,照明耗电占年发电总量的12% (超过100亿kW?h) 。
现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯 ,并且控制方式多采用手动开关,不能连续调节，更不能自动调节。
随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯，环保无污染。
另外，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80～90%，并且传统的台灯中的光源体使用的是交流电，所以每秒钟会产生100－120次的频闪。
LED灯是把交流电直接转换为直流电，不会产生闪烁现象，保护眼睛，可以获得“柔和”的灯光环境。
现在中国约30%的人有不同程度的视力问题，其中近视是主要问题，近年来，我国的近视率已上升为全球第二，仅次于日本，但近视的总人数确是全球第一。
引起近视的主要原因是用眼不健康，如用连续用眼时间过长，看书，学习时的坐姿不正确等。
现在的普通台灯90%的供电系统是用交流电经变压后直接供电，在用电高峰期时使用会增加供电系统的负担，并且停电时不能工作，移动使用性较差。
太阳能是新型的绿色能源，但普及率还不高。
因此，我们提出智能LED台灯方案。
1.2 LED智能台灯特性1、高效节能：以相同亮度比较，3W的LED节能灯333小时耗1度电，而普通60W白炽灯17小时耗1度电，普通5W节能灯200小时耗1度电。
2、超长寿命：半导体芯片发光，无灯丝、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎、使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时）。
3、健康：光线健康光线中含紫外线和红外线少，产生辐射少（普通灯光线中含有紫外线和红外线）。
4、绿色环保：不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通灯管中含有汞和铅等元素。
5、保护视力：直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪）。
6、安全系数高：所需电压、电流较小，安全隐患小于矿场等危险场所。
7、市场潜力大：低压、直流供电。
1.3 系统设计的内容本次课程设计的LED智能台灯主要包括四个模块：（1）LED光源驱动利用变压器将220V的交流电转化成12V的直流电源，然后PT4115芯片将12V直流电压变换成稳定的恒流源（2）单片机外围电路利用STC89C52单片机控制PWM调光以及红外检测等模块。
（3）红外检测利用热释电红外检测模块来检测是否有人靠近台灯，若有人则台灯自动开启，当一段时间检测不到人活动是台灯就会渐渐熄灭。
（4）手动PWM调光经AD转换后得出的数值来改变单片机的PWM的占空比，实现手动调光。
2 系统的可行性分析（1）系统设计的意义：本项目的设计思想来源于生活，所具有的功能也是为台灯使用的方便性及节能环保而设置，因此具有很大的实际意义。
（2）系统功能设计可行性分析：针对目前普通台灯存在的能耗高、操作使用不便及功能单一三个问题进行系统分析与研究，以单片机PT4115为控制核心，用热释电红外传感器检测是否人进入使用台灯的范围，用光敏电阻判断有人在使用台灯范围时是否需要开灯。
综合运用传感技术实现台灯是否有人员来自动控制台灯的开关及利用PWN波对台灯进行手动调光，在功能上使之更加具有人性化，以此提高人的接受度和舒适度。
3 系统硬件电路设计3.1 电源模块3.1.1 LED光源驱动电路LED光源的驱动电路就是把12V直流电压变换成稳定的恒流源，电路的设计本着删繁就简、节省成本的原则，应该从能完成这个电路设计要求的众多LED驱动芯片中选择集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平的性价比有优势的PT4115芯片。
因此选择驱动电路外围器件少的驱动芯片是生产成本的首要考量。
图3-1 PT4115 LED光源驱动电路图3-2 PT4115 芯片实物图通过 PT4115芯片上的DIM 端，可以方便的进行模拟或PWM调光。
由于模拟调光是直接改变流过LED电流的大小来实现亮度调节，除了亮度会改变以外，也会影响白光的质量，即不同电流下发出的白光存在色偏。
因此，本设计采用PWM调光方案，PWM调光的基本原理是保持LED正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，即改变输入脉冲信号的占空比，使LED产生亮暗变化；并利用人眼的视觉残留效应，当LED亮暗变化频率大于120Hz时，人眼就不会感觉到闪烁，而看到是LED的平均亮度。
PWM调光的优势是LED正向导通的电流是恒定的，LED 的色度就不会像模拟调光时产生变化。
PT4115 恒流驱动输出的电流值计算公式为：(D为方波信号占空比，为限流电阻).本设计LED光源采用30只小功率白光LED灯珠并联方式，且每只LED灯珠额定电流为20mA，则PT4115恒流驱动输出最大电流应为120mA，因此选取0.25Ω电阻。
L1为镇流电感，选取68μH，用于稳定通过LED的电流。
D1是续流二极管，当芯片內部MOS管截止状态时为储存在电感L1中的电流提供放电回路；由于工作在高频状态，D1选用正向压降小且恢复速度快的肖特基二极管SS24。
3.1.2 元器件选择表3-1 关键元器件的选择Rs 精度大于1%，比如要输出350mA，则=0.1/0.35=0，2857Cin 100uF （工作电压＞50V）输出电流小于400mA 100uF （工作电压＞50V）输出电流大于400mA 有续流储能和滤波的功能，电容量不宜太小D SS14 输出电流小于400mA SS24 输出电流大于400mA 导通压低于0.30V的肖特基二极管，可以提高系统效率；L 33-47uH （饱和电流＞1.8A）输出电流在800mA到1200mA47-68uH （饱和电流＞1.2A）输出电流在400mA到800mA68-100uH （饱和电流＞0.6A）输出电流小于400mADCR越小，效率越高。
选用EPC13锰锌4000磁芯。
选用额定电流大于工作电流的1-1.5倍整流二极正向压降尽可能低于肖特基二极管，可有效地降低系统功耗。
管电流能力一定要满足应用，原则上大于。
PT4115用于小功率白光LED光源驱动方案时只需四个零件，Cin是输入滤波电容，Rs设定流过LED的电流，；L是续流电感，D5是续流二极管。
因适配器已提供12V的直流电压，原图为交流电压输入整流用的桥式整流器D1～D4可省略。
虽然零件少了，但对零件的要求更高，设计时需按要求选用，才能使电路进入良好的工作状态。
PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI（Electromagnetic Interference），省略了抗EMI电路。