基于msp430超低功耗单片机温度控制器设计

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1、开放实验报告课题名称基于msp430单片机的超低功耗智能护眼灯的设计学生姓名系、年级专业信息工程系、11、12级电子信息指导教师于建坤2014年6月20日18基于msp430单片机的超低功耗智能护眼灯的设计一．实验目的1、了解pwm控制灯光亮度的原理，设计基于单片机的智能护眼灯控制装置。2、学习电子电路、PCB板设计，产品制作与调试。二．实验内容本智能护眼灯以MSP43G2553为核心，完成护眼灯的照明，电源管理，环境采集和中央处理及控制功能。灯珠采用高亮白光LED，恒流驱动，无频闪,不伤害眼睛，保护视力。电源管理，由专用电源管理方案，管理系统充电和用电。环境采集，用光传感器采

2、集光照强度，根据光照强度控制灯珠亮度，用人体热释红外检测人远近。三．系统方案设计系统整体方框图如下：高亮LED驱动显示部分电源供电环境采集和人距感应部分MSPG2553控制图2.1系统方框图(1)环境采集用光敏电阻采集环境亮度，人距感应部分采用热释红外。当人靠近台灯，产生信号给MCU控制器，打开台灯。光敏电阻采集当前亮度值，根据使用者选择的模式作出调整。(2)MCU控制亮度和环境采集采用闭环控制，具体算法用PID算法的增量式模式。具体函数如下：typedefstructPID{18doubleSetPoint;//设定目标doubleProportion;//比例常数doubl

3、eIntegral;//积分常数doubleDerivative;//微分常数doubleLastError;//Error[-1]doublePrevError;//Error[-2]doubleSumError;//SumsofErrors}PID;doublePIDCalc(PID*pid,doubleNextPiont){doubledError,Error,rOUT;Error=pid->SetPoint-NextPiont;//偏差pid->SumError+=Error;//积分dError=pid->LastError-pid->PrevError;//当前微分

4、pid->PrevError=pid->LastError;//Error[-2]=Error[-1]pid->LastError=Error;//Error[-1]=ErrorrOUT=pid->Proportion*Error+pid->Integral*pid->SumError+pid->Derivative*dError;//比例项//积分项//微分项return(rOUT);}(3)显示部分因为管脚不足，若用液晶或点阵屏或OLED，则需要串转并器件，在速度上对整体控制不利。故用74LS138器件，简单的将3个I/O口转为8个I/O口，用8个LED显示，在整体控制上，

5、简单明了。四．硬件设计七、高亮LED驱动模块：传统的大功率LED电源，大部分是用220VAC~DC后面再用LM358或者三极管来做恒流，此电路恒流精度低，并且过温，短路等保护功能没有，输出的可变性不强.故在此设计中高亮LED采用,大电流,高压DC/DC升压恒流XL6004恒流驱动，其具有宽电压输入，大电流输出，且其效率可以达到92%，原理图如下：18图3.1高亮LED驱动模块七、无影的实现：无影灯原理参照手术无影灯通过多个光源实现无影效果的，手术无影灯用来照明手术部位，以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度的小的、对比度低的物体。并能将色彩失真降到最低程度。此外，无影灯还要求在工

6、作过程中不散发出过量的热。手术无影灯如下：图3.2手术无影灯布局本设计也采用多个光源实现无影效果，其特点是照度高，因为采用恒流驱动，使高亮灯能长时间工作，由于在设计中能充分散热，故不会发出过量的热量影响使用者的使用。八、光照采集:18采用可见光光敏电阻作为光照采集器件，其工作原理方框图如下图所以：光照减小低加PWM降低低加电阻减小光照增加电压减小图3.3光照采集原理方框图（4）人体感应：人体感应采用热式红外采集，其工作方框图如下：人远离开始工作有人体靠近待机图3.4人体感应原理方框图（5）电源：电源由变压器、整流桥、和滤波电路组成，再由开关电源器件LM2596构成，设计较简单，

7、不再叙述。四、程序设计程序流程图如图5.1所示。系统流程图如下：18系统创新1、灯珠亮度自动可控，使台灯发出亮度与环境亮度之和保持一固定值，无需人为频繁操作。2、多模式选择，不同情景用不同模式。3、灯盘设计模拟手术室用的无影灯，避免写字时手得遮挡引起照明度不足，保护视力。4、环境探测，解决用户强光久照伤眼，弱光久视伤眼，用眼过度。突然离开忘记关灯费电情况等各种情况。5、优秀的电池管理方案，更高效率，增长电池和灯珠寿命。6、自动调节亮度，更加有效利用电源，更加节能。图5.1四、产品性能测试18