多功能控制LED台灯.doc

多功能LED灯
一、目的
掌握光敏电阻、红外热释电传感器的工作原理和应用电路;
掌握常用运算放大电路、数字集成电路、555电路、BCD拨码开关的功能和使用。
二、设计内容及要求
采用高亮度LED作为光源,低功耗、高效率,采用6V电压(直流电源或者4节电池)供电;
白天(光强度高时)不发光,夜里(光强度低时)三种方式控制LED灯工作;
定时功能:0-999min内设定灯的开启和熄灭;
非接触式红外感应::
应急:拨动开关(按钮),控制灯亮灭。
实现具有便携、节能、应急和手电等功能。
总结报告
画出完整的设计电路图,仿真分析各模块电路与参数计算。选作内容的信息:硬件电路安装与调试,测试波形与数据分析。
三、工作原理及框图
如图1,通过三种工作方式控制LED台灯,选择开关有三种:自动、定时和应急等,三个模式独立工作互不影响。原理框图如图1。
图1三种方式控制LED灯的原理框图
应急控制最优先,应急开关与通常的灯控制方式相同。
手动控制优先于自动方式,通过接通手动开关,并手动设置开、关灯的时间来控制灯的亮、灭。
自动方式则是通过光敏电阻自动测光判断。在白天或者自然光足够明亮的状态下,红外热释电传感器即使有感应也不会导致灯亮。仅当夜晚或者自然光足够黑暗的状态下,光敏电阻测光判断为暗,红外热释电感应电路被供电工作,在有人接近或者离开时实现对灯光的渐亮渐暗调节。
四、设计方案

如图1,选择开关有三种:自动、手动(定时)和应急。
本文采用高亮度LED,额定电压为3V,电流为30mA。则上拉电阻计算如下:
,可选择200Ω电阻。
图1 LED灯的三种控制方式图2光敏电阻测光电路

接通自动开关,如图2,通过光控电路(光敏电阻测光,NE555组成施密特触发器)判断目前所在环境的光强度的强弱。
如果目前的光强度很低,光敏电阻的阻值较大,使施密特电路输出低电平,Q3输出高电平,将为后续的感应电路供电。
反之,若当前环境光强度被判为高,则Q3输出为低电平,不会为后续的热释电感应电路供电,灯不会亮。
参考电路一采用红外热释电传感器与处理电路
如图3,当人体在感应范围时,传感器发出微弱的电信号,依次通过两级放大电路以及对信号的低通滤波、高频旁路等处理。最后,VT1输出信号为高电平,即为感应到有人的信号。反之,VT1输出低电平。
图3红外热释电感应电路
接下来,将此感应信号施加至渐亮渐暗功能部分,如图4。当人接近热释电传感器时,高电平的感应信号通过积分电路和频率85Hz的三角波进行比较,输出占空比逐渐变大的矩形波,控制LED灯的驱动三极管使灯渐亮。反之,在人走后,红外感应信号变为低电平,则积分电路和比较器的输出为占空比逐渐减小的矩形波,控制LED灯的驱动三极管使灯渐暗。
图4渐亮渐暗电路
参考电路二采用红外热释电传感器与处理芯片BISS0001
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图5 红外热释电传感器与处理芯片BISS0001的信号采集与处理
上图中,R3为光敏电阻,用来检测环境照度。若环境较明亮,R3的电阻值会降低,使9脚的输入保持为低电平,从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关,当SW1与1端连通时,芯片处于可重复触发工作方式;当SW