基于MSP430单片机的节能型路灯(共48页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业设计(论文)题目：基于MSP430单片机的节能型路灯设计教学单位： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 2013年3月摘 要针对太阳能LED路灯控制系统的特点介绍了研究太阳能LED路灯的意义、现状、发展及技术要点对整个路灯控制系统的设计流程进行了分析。提出设计思路并在此基础上开发了相应硬件装置和软件。本系统通过太阳能电池板配合升压稳压模块将太阳能转换为电能储存在电池中；光敏模块判断白天黑夜；热释电模块判断是否有人经过路灯；驱动模块驱动大功率LED；MSP430单片机通过控制输出PWM的占空比来控制大功率LED的亮度。整个系统可以实现利用太阳能来进行低功耗照明。关键词：MSP430单片机； 低功耗； LED;专心-专注-专业AbstractAccording to the characteristics of solar LED street light control system, the article introduces the research significance, solar LED street lightstatus, development and main techniques, and the design process of the solar LED street light control system is analyzed. The article presents the design ideas, and develops corresponding hardware devices and software on that basis. With the boost regulator module of the system by the solar panels to convert solar energy into electrical energy stored in batteries; photosensitive module judgment day and night; pyroelectric module can determine if someone passing by the street lamps; driver modules drive high-power LED; MSP430 MCU controls the brightness of high power LED by controlling output PWM duty cycle. The entire system can be achieved using solar energy to low power lighting.Keywords：MSP430 MCU； solar energy to low power； LED； 目 录第1章 绪 论1.1 课题的研究背景与前景为建立资源节约型和环境友好型社会􀃻促进经济社会可持续发展，我国大力加强节能减排工作,明确了“十一五”能源消耗和主要污染物排放总量控制目标。电力行业作为节能降耗和污染物减排的重点领域,近几年节能减排工作取得明显成效。但是目前形势依然严峻。根据权威机构调查显示,如果全国所有的商场、会议中心等公共场所有10%白天采用自然光照明，每年可节电82 亿度。若能设计出为公共照明区域进行科学合理的节能控制系统，则每年可为单位和国家节省许多电量。通常的节能途径有两个，一个是采用节能光源;二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现节能。在生活中我们常会因为天气较亮的时候经常忘记关灯，有时为了局部需要又往往不得不大面积的开灯，因此致使大量电能被浪费。解决这一问题较好的办法通常是采用照明自动控制系统。路灯是一个城市、一条公路的引航者，我们在黑夜中行驶都是由它指引的。但是，由于大部分城市的路灯系统管理上存在缺陷，有时候，天很亮了，路灯还开着；有时候天还不是特别黑，就开了路灯等等。据统计，城市路灯照明在我国照明耗电中占到30%的比例，每年的开支达到285亿元。 我们可以通过检测天空的亮度来判断是否有必要开路灯或者关路灯，并能自动地远程无线控制开、关。比如夏天天黑得较晚，晚上应该较晚开路灯，早晨可以较早地关路灯；冬天恰好相反。再比如，有的时候，天气阴，晚上天黑得较早，应该较早开路灯；天气很晴朗，早晨天亮得较早，可以较早关路灯。像这样，随着天气、季节等的变化，来改变路灯的开关状态，就可以在不影响行人、车辆的情况下，节约不必要的电能浪费。然而产业界电能应用发展的趋势必然是低功耗节能，并且使用无污染的新能源。而太阳能便能符合无污染、取之不尽用之不竭等特点。1.2 研究意义针对目前我国城市路灯照明存在的一些缺陷，我们想到了利用TI公司生产的MSP430单片机的超低功耗、太阳能的无污染免费使用以及LED的节能相联系组成一个完善的照明系统，以此来实现低功耗、高效利用电能、绿色、环保的节能路灯系统。该系统的研究之处主要体现在以下几点：（1）利用太阳能：太阳能是一种新兴的可再生能源，其使用没有地域的限制，可直接开发和利用，且无需开采和运输；开发太阳能不会造成环境污染，它是最清洁能源之一；其能量总量大，取之不尽用之不竭。（2）采用LED照明：LED的节能效果好，具有单向辐射特性，能量转化效率非常高，理论上与白炽灯比较能达到90%的节能，相比荧光灯也可以达到50%的节能效果。LED的发光效率高，理论上其效率可达到300lm/W以上，其发光效率为荧光灯的约1.7倍，白炽灯的11.5倍。除此之外，LED的寿命超长，性能稳定。（3）采用MSP430超低功耗单片机。白天单片机进入低功耗模式，系统进入等待状态，等待黑夜唤醒。从而充分的节能。1.3 国内外相关研究情况目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作，而且还会造成发热及过早损坏，还会造成不必要的电费开支。而且，我国绝大多数地区的路灯关开灯都是采用人工控制或者定时控制，这样也有许多不利之处：若采用人工控制，则路灯开关存在着一定的不确定性，同时也占用了一定的人力资源；定时控制则存在着夏冬季昼夜时间不同的情况，使得天还没黑路灯就开，天还没亮路灯就灭的情况，大大影响了人们的日常出生活。近年来，随着科技的不断发展，各种路灯控制器也被不断的研究出来。其中，美国和日本主要集中在研究紧凑型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面。而我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国内外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给自足的效果。第2章 设计方案2.1 整体设计思路本项目设计的主要功能为：当传感器模块感知是白天时（光线较强时），不需要开灯，系统进入节能的超低功耗休眠模式，此时太阳能向电池充电；当传感器模块感知傍晚来临时，系统发出微弱的光线以达到一定照明的目的（此时没人通过该路灯）；当热释电电路感应到有人通过该路灯时，系统发出较强的光线；当人走远后，系统自动转到“微弱的光线”模式以等待人的通过。本项目主要分为电源模块、传感器模块、单片机控制模块、LED路灯模块。1）电源模块：由光电板、升压稳压电路、电池、分压稳压电路组成。光电板将白天的太阳能转换为电能，并经过升压稳压电路为电池充电。电池作为整个系统的供电源，为单片机等模块供电。蓄电池与各个模块之间有一个分压稳压电路，该分压稳压电路将蓄电池的12V电压降压到各模块所需的9V、5V、3.3V。2）传感器模块：由热释电电路和光敏电路组成。光敏电路主要负责感应白天和黑夜；热释电电路主要负责感应是否有人通过路灯；3）LED路灯模块：由大功率LED驱动电路、大功率LED组成。驱动电路采用CAT4201芯片，组成降压变换驱动电路。该芯片驱动LED电流可达350mA，能量利用率高达94%。路灯为1W暖色大功率LED，寿命为50,000小时，输出光通亮为70-80LM（流明）。4）单片机模块：该模块负责对系统进行控制。白天时，光敏电路发给单片机一个高电平，单片机进入低功耗模式（此时热释电电路不工作）；晚上时，光敏电路发给单片机一个低电平，单片机退出低功耗模式,进入待机模式，没人经过路灯的时候，热释电电路发给单片机一个低电平，此时单片机输出一个较低占空比的PWM波给LED驱动电路，LED发出相对微弱的光（由于PWM占空比可通过程序改变，所以微弱光的强度也可调）；当有人经过路灯时，热释电电路发给单片机一个高电平，此时单片机输出一个较高占空比的PWM给LED驱动电路，LED发出较强的光（光强也可通过程序调动）；当人通过路灯慢慢走远时，热释电电路将发给单片机一个低电平，LED发出较微弱的光。2.2 节能控制方案的选择对于能对现有电路进行线路改造的照明电路，系统将所控制的电灯进行分类编组，每三盏灯为一组；模式1 下将三盏灯都开启，模式2 下开启两盏灯，模式3 下只开启一盏灯。对于现有电路结构已经无法进行改造的照明电路，采用PWM 交流斩波调压技术，模式1 下不对电路进行调节，模式2 下将交流电压输出调节为80%，在模式3 下将交流电压输出调节为60%。这样既保证了照明需求又可实现节能。2.3 节能效率计算分析采用本系统后对照明区域进行分组化模式控制,若以控制99盏灯为例, 应用本系统前该照明电路每天照明每盏灯将达到11小时,采用本系统后这99盏灯可减少照明小时为(3*33+5*66)=429小时。以每盏灯功率为40W、时间为一年计算本系统的节能效果，见表2.1和2.2。时间/天未应用本系统/KW.h应用本系统/kw.h 143.20022.400301306.80015.600903920.80067.20036015681.608064.00表2.1表2.2由以上数据可看出应用本系统能获得的节能效果是显著的。第3章 硬件设计3.1 系统结构框图本节能控制装置以MSP430F149单片机为核心,由电源模块、传感器模块、LED路灯模块。等几部分组成􀃻结构框图如图3.1 所示。光电板升压稳压电路电池降压稳压模块MSP430F149热释电模块光敏电路LED驱动电路LED图3.1 系统的结构框图在该框图中只是大概的画出了几个模块相连接的情况。简单的勾勒出单片机及其外围电路框架，结构还是较清晰明了的，给人一目了然的感觉。下面介绍整个装置的工作原理。3.2工作原理分析系统工作后，首先光敏电阻判断该时刻光线的强弱，用以判定进入白天或者黑夜工作模式。处于白天工作模式下，光敏电路发给单片机一个高电平，单片机进入低功耗模式（此时热释电电路不工作）；一旦系统从白天模式跳转进入黑夜模式，光敏电路发给单片机一个低电平，单片机退出低功耗模式,进入待机模式，没人经过路灯的时候，热释电电路发给单片机一个低电平，此时单片机输出一个较低占空比的PWM波给LED驱动电路，LED发出相对微弱的光（由于PWM占空比可通过程序改变，所以微弱光的强度也可调）；当有人经过路灯时，热释电电路发给单片机一个高电平，此时单片机输出一个较高占空比的PWM给LED驱动电路，LED发出较强的光（光强也可通过程序调动）；当人通过路灯慢慢走远时，热释电电路将发给单片机一个低电平，LED发出较微弱的光。直到天亮后跳转进入白天模式。系统就按上述循环开始工作。第4章 系统工作电路的设计与研究4.1电源模块设计电源模块由：光电板、升压稳压电路、电池、降压电路组成。4.1.1光电板太阳能电池板是太阳能路灯中的中央部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能退换为电能，或送至蓄电池中保留起来。在实用太阳光电池中较大都且较有用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充沛日照好的东西部地域，接纳多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池储存工艺相对删除，价钱比单晶低。在阴沉天比拟多、阳光相对不是很充沛的南方地域，接纳单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比拟永久。非晶硅太阳能电池在室外阳光不敷的情形下比拟好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件吁请比拟低。4 .1.2 MC34063升压稳压电路由于太阳能不稳定性，易受到、和高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用。本系统采用MC34063升压稳压电路，把太阳能存储在蓄电池中，保证在光源不足的情况下，可以为系统提供正常供电，其系统方框图见图3.2： 光电板MC34063升压稳压电路电 池7-8v地12V地图3.2 系统方框图MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。 MC34063主要有以下特点： *能在3.0-40V的输入电压下工作; *短路电流限制; *低静态电流; *输出开关电流可达1.5A（无外接三极管）; *输出电压可调 ; *工作振荡频率从100HZ到100KHZ;1、MC34063引脚图及原理框图，见图3.3 图3.3 MC34063原理框图MC34063 电路原理: 振荡器通过恒流源对外接在CT 管脚(3 脚)上的定时电容不断地充电和放电以产生振荡波形。充电和放电电流都是恒定的，振荡频率仅取决于外接定时电容的容量。与门的C 输入端在振荡器对外充电时为高电平，D 输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。当C 和D输入端都变成高电平时触发器被置为高电平，输出开关管导通;反之当振荡器在放电期间，C 输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状态。 电流限制通过检测连接在VCC（即6脚）和7 脚之间采样电阻（Rsc）上的压降来完成，当检测到电阻上的电压降接近超过300 mV 时，电流限制电路开始工作，这时通过CT 管脚(3 脚) 对定时电容进行快速充电以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的关闭时间延长。线性稳压电源效率低，所以通常不适合于大电流或输入、输出电压相差大的情况。开关电源的效率相对较高，而且效率不随输入电压的升高而降低，电源通常不需要大散热器，体积较小，因此在很多应用场合成为必然之选。开关电源按转换方式可分为斩波型、变换器型和电荷泵式，按开关方式可分为软开关和硬开关。2、34063的应用(1)MC34063组成的升压电路MC34063组成的升压电路原理如图3.4,当芯片内开关管(T1)导通时，电源经取样电阻Rsc、电感L1、MC34063的1脚和2脚接地，此时电感L1开始存储能量，而由C0对负载提供能量。当T1断开时，电源和电感同时给负载和电容Co提供能量。电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率。只要此频率相对负载的时间常数足够高，负载上便可获得连续的直流电压。图3.4 电路原理图（2）扩展输出电流的应用 DC/DC转换器34063开关管允许的峰值电流为1.5A，超过这个值可能会造成34063永久损坏。由于通过开关管的电流为梯形波，所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。如果使用较大的电感，这个差值就会比较小，这样输出的平均电流就可以做得比较大。例如，输入电压为9V，输出电压为3.3V，采用220H的电感，输出平均电流达到900mA，峰值电流为1200mA。单纯依赖34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到，但可靠性会受影响。要想达到更大的输出电流，必须借助外加开关管。图2和图3是外接开关管降压电路和升压电路。利用一片34063就可以产生三路电压输出，如图图3.5所示。图3.5 输出3路电压的34063电路+VO的输出电压峰值可达2倍V_IN，-VO的输出电压可达-V_IN。需要注意的是，3路的峰值电路不能超过1.5A，同时两路附加电源的输出功率和必须小于V_IN·I·(1-D)，其中I为主输出的电流，D为占空比。在此两路输出电流不大的情况下，此电路可以很好地降低实现升压和负压电源的成本。（6）恒流恒压充电电路  恒压恒流充电电路如图3.6所示，可用于给蓄电池进行充电，先以500mA电流恒流充电，充到13.8V后变为恒压充电，充电电流逐渐减小。图3.6 恒压恒流充电电路3、34063的局限性  由34063构成的开关电源虽然价格便宜、应用广泛，但它的局限性也是显而易见的。主要有以下几点： (1)效率偏低。对于降压应用，效率一般只有70%左右，输出电压低时效率更低。这就使它不能用在某些对功耗要求严格的场合，比如USB提供电源的应用。 (2)占空比范围偏小，约在15%80%，这就限制了它的动态范围，某些输入电压变化较大的应用场合则不适用。 (3)由于采用开环误差放大，所以占空比不能锁定，这给电路参数的选择带来麻烦，电感量和电容量不得不数倍于理论计算值，才能达到预期的效果。虽然34063有许多缺点，但对产品利润空间十分有限的制造商来说，它还是设计开关电源的很好选择。3、34.器件选择要点  (1)只如果外接开关管，最好选择开关三极管或功率MOS 管，注意耐压和功耗。  (2)如果开关频率很高，电感可选用多线并绕的，以降低趋肤效应的影响。  (3)续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管，但要注意耐压。如果输出电压很小(零点几伏)，就必须使用MOS管续流。输出滤波电容一般使用高频电容，可减小输出纹波同时降低电容的温升。在取样电路的上臂电阻并一个0.11f电容，可以改善瞬态响应。4.1.3 蓄电池蓄电池组是将太阳能转换为电能的储能装置，其作用是将太阳能电板在有日照时发出的多余电能储存起来，在晚间或阴雨天时供负载使用。蓄电池组由若干蓄电池串并联而成。一般容量要能在无太阳辐射的日子里，满足用户要求的供电时间和供电量。目前常用的是铅酸蓄电池，重要的场合也有用镉镍蓄电池，但价格较高，相对来说应用没有前一种广泛。蓄电池是一种化学电源，它将直流电能转变为化学能储存起来。需要时再把化学能转变为电能释放出来。能量转换过程是可逆的，前者称为蓄电池充电，后者称为蓄电池放电。在光伏发电系统中，蓄电池对系统产生的电能起着储存和调节作用。由于光伏系统的功率输出每天都在变化，在日照不足发电很少或需要维修光伏系统时。蓄电池也能够提供相对稳定的电能。在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，太阳能电板给蓄电池充电；冬天日照量小，这部分储存的电能逐步放出。在这种季节性循环的基础上还要加上小得多的日循环：白天太阳能电板给蓄电池充电，晚上负载用电则全部由蓄电池供给。因此要求蓄电池的自放电要小，耐过充放，而且充放电效率要高，当然还要考虑价格低廉，使用方便等因素。蓄电池的循环寿命主要由电池工艺结构与制造质量所决定。但是使用过程和维护工作对蓄电池寿命也有很大影响，有时是重大影响。首先，放电深度对蓄电池的循环寿命影响很大，蓄电池经常深度放电，循环寿命将缩短。其次，同一额定容量的蓄电池经常采用大电流充电和放电，对蓄电池寿命都产生影响。大电流充电，特别是过充时极板活性物质容易脱落，严重时使正负极板短路；大电流放电时，产生的硫酸盐颗粒大，极板活性物质不能被充分利用，长此下去电池的实际容量将逐渐减小，这样使用寿命也会受到影响。本电路采用铅酸免维护蓄电池，不需专门的维护；即便倾倒电解液也不会溢出，不向空气中排放氢气和酸雾；安全性能更好。但是对蓄电池的过充电更为敏感，因此对过充保护要求高；当长时间反复过充电后，蓄电池极板易变形。4.1.4分压稳压电路分压稳压电路我们采用LM1117-3.3V、LM1117-5V以及LM317。LM1117是一个低压差电压调节器。其压差在1.2V输出，负载电流为800mA时为1.2V，提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V稳压，并且还提供电流限制和热保护。使用极其方便，且价格低。LM317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2V37V时能提供超过1.5A的电流，使用方便，价格便宜！其方框图和电路原理如图4.1和图4.2所示：电池LM317降压电路 LM117 降压电路12V地9V地5.0V3.3V9.0V图4.1 分压电路方框图图4.2 分压电路原理图LM1117概述LM1117是一个低压差电压调节器系列。其压差在1.2V输出，负载电流为800mA时为1.2V。它与国家半导体的工业标准器件LM317有相同的管脚排列。LM1117有可调电压的版本，通过2个外部电阻可实现1.2513.8V输出电压范围。另外还有5个固定电压输出（1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V）的型号.LM1117提供电流限制和热保护。电路包含1个齐纳调节的带隙参考电压以确保输出电压的精度在±1%以内。LM1117系列具有LLP、TO-263、SOT-223、TO-220和TO-252 D-PAK封装。输出端需要一个至少10uF的钽电容来改善瞬态响应和稳定性。 特性提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V和可调电压的型号 节省空间的SOT-223和LLP封装 电流限制和热保护功能 输出电流可达800mA 线性调整率：0.2% (Max) 负载调整率：0.4% (Max) 温度范围 :LM1117：0125 应用85V模块可用于有源终端 开关的主调压器 高效线性调整器 电池充电器 电池供电装置 4.2 传感器模块设计4.2.1热释电模块 传感器模块由热释电模块和光敏电路组成。热释电技术比较成熟，其框图如图4.3所示图4.3 热释电框图人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内无动作，开关延时（时间可调TIME 5-120秒）自动关闭负载。 图4.4 R-SR501人体红外感应模块HR-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。R-SR501电气参数:产品型号 HR-SR501人体感应模块工作电压范围直流电压4.5-20V静态电流<50uA电平输出高3.3 V /低0V触发方式L不可重复触发/H重复触发(默认重复触发)延时时间5-200S(可调)可制作范围零点几秒-几十分钟封锁时间2.5S(默认)可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度<100度锥角工作温度-15-+70度感应透镜尺寸直径:23mm(默认)功能特点:1、全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。2、光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。3、温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。4、两种触发方式：（可跳线选择）a、不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；b、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。5、具有感应封锁时间(默认设置:2.5S封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒几十秒钟)。6、工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。7、微功耗:静态电流<50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。8、输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。4.2.2 光敏电路设计光敏电路由光敏电阻、比较器以及继电器等元器件组成，通过光强变化引起电阻变化来分压，再经过比较器比较输出。输出高电平表示白天，低电平表示黑夜。继电器接收单片机的指令进行开关LED驱动的电源4.2.2.1 光敏电阻原理及应用简介光敏电阻器是利用的制成的一种电阻值随入射光强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子空穴对，参与导电，使电路中电流增强。为了获得高的灵敏度，光敏电阻的常采用梳状图案，它是在一定的掩膜下向光电导薄膜上蒸镀金或铟等金属形成的。一般光敏电阻器结构如右图所示。光敏电阻器通常由光敏层、玻璃基片（或树脂防潮膜）和电极等组成。光敏电阻器在电路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。4.2.2.2 主要参数与特性（1）、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮，常用“100LX”表示。（2）、暗电阻。光敏电阻在一定的外加下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。（4）光谱响应。响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的。（5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降。若进一步增大光照强度，则电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓。在大多数情况下，该特性为非线性。（6）。伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系，对于光敏来说，其光电流随外加电压的增大而增大。（7）温度系数。光敏电阻的光电效应受影响较大，部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高，而在高温下的灵敏度则较低。（8）额定功率。额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的，当温度升高时，其消耗的功率就降低。4.2.2.3 光敏电阻分类根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：（1）紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，用于探测紫外线。（2）红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和工农业生产中。（3）可见光光敏电阻器：包括、化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。4.2.2.4 光敏电阻的工作原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带的空穴，这种由光照产生的电子空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加，也加。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。4.2.2.5 光敏电阻的应用光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控，光控灯饰，灯具等光自动控制领域。4.3 LED驱动电路设计在LED照明领域，为体现出LED灯节能和长寿命的特点，正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现出来。LED照明灯具在近期得到飞跃的发展，LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可。LED光源使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低，因而在家庭照明都将得到海量的应用，欧司朗光学半导体公司调查统计，全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个。LED光源的技术日趋成熟，每瓦发光流明迅速增长，促使其逐年递减降价。以1W LED光源为例，2008年春的价格已是2006年春的价格三分之一，2009年春将降至2006年的四分之一。LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。它的优点主要集中在以下几点：1. LED高节能：直流驱动，超低功耗（单管0.031W）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。2. LED长寿命：LED光源被称为长寿灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰快等缺点，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。3. LED利环保：LED是一种绿色光源，环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。LED灯具对低压驱动芯片的要求1. 驱动芯片的标称输入电压范围应当满足直流840V，以覆盖较广的应用需要。耐压能力最好大于45V。当输入为交流12V或24 V时，简单的桥式整流器输出电压会随电网电压波动，特别是当电压偏高时，输出直流电压也会偏高。如果驱动IC没有宽的输入电压范围，往往会在电网电压升高时会被击穿，从而烧毁LED光源。2. 驱动芯片的标称输出电流要求大于1.21.5A。作为照明用的LED光源，1W功率的LED光源的标称工作电流为350mA，3W功率的LED光源的标称工作电流为700mA。功率大的LED光源的需要更大电流，因此LED照明灯具选用的驱动IC必须有足够的电流输出，设计产品时也必须使驱动IC工作在满负荷输出的7090%的最佳工作区域。使用满负荷输出电流的驱动IC在灯具狭小空间散热不畅，容易导致灯具发生疲劳和早期失效。3. 驱动芯片的输出电流必须保持恒定，这样LED才能稳定发光，不会闪烁。同一批驱动芯片在同等条件下使用，其输出电流大小要尽可能一致，也就是离散性要小，这样在大批量自动化生产线上生产时才能保证有效和有序性。对于输出电流有一定离散性的驱动芯片，必选在出厂或投入生产线前进行分档挑选，调整PCB板上电流设定电阻的阻值大小，使之生产的LED灯具恒流驱动板对同类LED光源的发光亮度一致，以保持最终产品的一致性。4. 驱动芯片的封装应有利于驱动芯片管芯的快速散热，如将裸片直接绑定在铜板上，并有一个引脚直接延伸到封装外，以便于直接焊接在PCB板的铜箔上迅速导热（图）。如果在类似4X4mm的芯片上要长时间通过3001，000mA电流，则必然产生功耗并发热，因此，芯片本身的物理散热结构也非常重要。5. 驱动芯片抗EMI、噪声和耐高压的能力也关系到整个LED灯具产品能否顺利通过CE、UL等认证，因此在设计驱动芯片时就要选用先进的拓朴结