AT89S52单片机智能LED照明系统设计+电路图+源程序(2)
随着科学技术的发展，以及LED技术研究的深入，各种经济、高效的调光方法渐渐出现。如兼容传统可控硅调光方案[6]，模拟调光[7]以及PWM调光[8]等。
可控硅调光需要使用可控硅调光装置，与旧有的白炽灯调光方案兼容[9]。它以相控调光方案为基础，相控调光技术包括前沿相控调光和相控后沿调光[10]。调光工作效率高，性能稳定[11]是此技术的优点，其缺点是如果文持电流不够，就会导致LED出现闪烁的情况[12]。
模拟调光通过改变流过LED的电流实现亮度调节[13]。其最大优势在于避免了调光时产生的噪声。其缺点在于发光质量降低，同时系统能耗比较大[9]，控制精度也比较差[14]。
PWM调光是通过高频的PWM信号，以人眼不易觉察到的脉冲电流反复开关LED驱动器的调光技术[1]。其优点在于能够提供高质量的光，应用简单，效率高，精度高，且调光效果好，稳定，不会产生色谱偏移，在大范围内调光，也不会发生闪烁现象[15]。但其缺点在于当PWM信号频率落在一定区间时，LED驱动器周围的电感和输出电容会产生人耳听得见的噪声[9]。
上述调光过程都会涉及到LED的驱动问题。LED驱动电路的主要功能是进行交直流电压转换，并完成与LED的电压和电流匹配。但目前也有新型的LED驱动，该LED驱动不需要交直流转换阶段便可以将交流电源的功率直接应用于LED串[16]。从驱动方式上来看分主要分为稳压式和恒流式两种驱动方式。采用恒流驱动可以避免超出最大额定电流，保证了可靠性 [17]。
1.2 光纤直径测量的研究背景及方法
光纤作为新一代短距离光传输介质, 以其制造简单、价格便宜、接续快捷等特点, 逐渐成为局域网中短距离通信、有线电视网、室内计算机之间的光传输介质[18] 。影响光纤传输特性的重要因素之一便是光纤的直径[19]，因此寻找一个合适的纤芯直径测量方法显得尤为必要。
目前国内外提出的直径测量很多方法，例如：(1)显微镜直读法(2)图像剪切法(3)后向散射法(4)CCD非接触测量法[20]，其中CCD非接触测量法优势较为突出。具体的测量方法是使用LED光源进行照明，经准直透镜后，变为平行光照射在光纤上，然后由CCD进行图像的采集。通过对采集到的图像进行一系列处理，便可以得到纤芯直径的测量值。
1.3 设计内容及要求
本照明系统主要应用于光纤预制棒的纤芯直径测量，需要设计出一个能够稳定输出最大光强的系统。其主要设计要求可以归纳为：
1、基础功能要求
（1）由光电传感模块采集光强并送显示
（2）实现LED亮度的自我调节以保持光强稳定
（3）复位功能以及串口下载功能
2、工作要求
（1）使用相关电路设计软件绘制电路原理图并熟知PCB板的绘制过程
（2）硬件电路板的焊制
（3）完整的程序设计
（4）系统调试
1.4 系统方案设计
结合系统的应用环境可知，本次设计的主要目的是保证照明系统可以实现稳定的最大光强输出。对比三种调光方案，决定采用调光效果更好应用更为简便的PWM调光方法。
系统方案的开发主要包括硬件和软件设计以及系统调试这三个环节。硬件电路的设计主要包括芯片的选择以及管脚的连接，给系统创造了一个运行环境。软件设计是在理论上操控硬件部分来完成目标功能。系统调试则是将硬件和软件的设计结合实际，在对系统的不断测试调节中，找到符合设计初衷的方案。这三者之间是环环相扣密不可分的。
本课题中智能LED照明系统的设计是基于51系列单片机来进行的，硬件的开发采用Protel99se，绘制电路图并学习PCB板的生成，然后基于上述过程进行实际电路的焊接。软件的开发则是基于Keiluv4平台，使用C语言编程，根据编写完成的程序自动生成可执行Hex文件。系统调试使用串口器件和USB下载线，通过AVR fighter将Hex文件烧入单片机的程序存储器中，便可以检验系统功能的实现程度。系统方案设计见图1.1。