点光源驱动TM512

太阳能自动跟踪装置设计报告

吉林铁道职业技术学院 电子制作职业技能大赛（论文） 题目太阳能自动跟踪装置设计

参赛人姓名王志会张卫国朱峰所在系电气工程系 指导教师陈冬鹤 完成时间2013年5月26日

吉林铁道电子制作职业技能大赛设计报告 题目：太阳能自动跟踪装置设计 主要内容、基本要求等： ◆主要内容：加强大学生动手操作能力，促进集体荣誉感。 ◆基本要求：1，利用单片机控制实现太阳能电池板随着太阳（光源）的位置变 化而调整自身相应的姿态，以达到太阳光能的最佳利用。 2，实现一定的姿态控制精度。 3，以低成本、低功耗完成设计并实现目标电路的组装。 ◆主要参考资料：电路基础、电工技术、电子手工焊接、单片机原理及应用、传感器原理与应用。 完成日期：2013年5月26日 指导教师：陈冬鹤 实验组组长：王志会 2013年 6 月 5 日

太阳能自动跟踪装置 研制目的 人类正面临着石油和煤炭等矿物燃料枯竭的严重威胁，太阳能作为一种新型能源具有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，太阳能光伏发电是改善生态环境、提高人类生存质量的绿色能源之一，但由于传统太阳能板方向固定，受光时间有限。因此研制可随光移动的太阳能跟随系统。

一自动跟踪系统整体设计 1.1 系统总体结构 本系统包括光电转换器、步进电机、89C5系列单片机以及相应的外围电路等。太阳能电池板可以360度自由旋转。控制机构将分别对水平方向进行调整。单片机加电复位后，首先由TRCT5000构成的定位系统对整个系统进行预置定位，然后单片机将对两光敏电阻采样进来的两个电平进行比较，电平有高电平和低电平两种，若两电平相等则电池板停止转动，若不等单片机将对两电平进行比较判定，驱动步进电机让太阳能板与之相对应转动，实现电池板对太阳的跟踪。图1-1所示： 1.2 光电转换器

大功率LED的驱动电路设计(PT4115应用)

大功率LED 的驱动电路设计（PT4115应用） 摘要：LED （light emitting diode ）即发光二极管，是一种用途非常广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件。由于LED 具有节能、环保、使用寿命非常长，LED 元件的体积非常小，LED 的发出的光线能量集中度很高，LED 的发光指向性非常强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高（不会对人的眼睛造成伤害）等优点，LED 被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大领域。而且随着LED 研发技术的不断突破，高亮度、超高亮度、大功率的LED 相继问世，特别是白光LED 的发光效率已经超过了常用的白炽灯，正朝着常照明应用的方向发展，大有取代传统的白炽灯甚至节能灯的趋势。 本论文主要介绍采用恒流驱动方式实现驱动电路，并且提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED 恒流驱动解决方案。该种驱动电路简单、高效、成本低，适合当今太阳能产品的市场化发展。。 关键词：大功率LED ；驱动电路；恒流驱动芯片PT4115 一、LED 主要性能指标： 1）LED 的颜色：目前LED 的颜色主要有红色,绿色,蓝色,青色,黄色,白色,暖白,琥珀色等其它的颜色； 2）LED 的电流：一般小功率的LED 的正向极限电流多在20mA 。但大功率LED 的功率至少在1W 以上，目前比较常见的有1W 、3W 、5W 、8W 和10W 。1W LED 的额定电流为350mA,3W LED 的750mA 。 3）LED 的正向电压：LED 的正极接电源正极,负极接电源负极。一般1W 的大功率LED 的正向电压为3.5V~3.8V 。 4）LED 的反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏 LED 发光强度：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，单位为坎德拉（cd ）。 5）LED 光通量：光源在单位时间内发射出的光量称为光源的发光通量。单位为流明(lm)。如1W 大功率LED 的光通量一般为60~80LM 。 6）LED 光照度：1流明的光通量均匀分布在1平方米表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯(lx)。 7）LED 显色性：光源对物体本身颜色呈现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度。 8）LED 的使用寿命：LED 一般可以使用50,000小时以上。 9）LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来控制。 二、大功率LED 的驱动方式： LED 驱动简单的来讲就是给LED 提供正常工作条件(包括电压,电流等条件)的一种电路,也是LED 能工作必不可少的条件,好的驱动电路还能随时保护LED ，避免LED 被损坏。 LED 驱动通常分为以下三种方式： (1) 镇流电阻驱动：就是简单的的在LED 变LED 的驱动电流.。 LED 的工作电流为： R U U I L -= 所以I 与镇流电阻R 成反比；当电源电压U 时，R 能限制I 的过量增长，使I 不超出LED

2013点光源跟踪系统

点光源跟踪系统 目录 1.【摘要】 (1) 2.系统整体方案确立 (2) 3.方案设计论证与比较 (2) 3.1方案设计 (2) 3.2方案论证与比较 (2) 3.2.1控制核心的选择与比较 (2) 3.2.2恒流源的选择与比较 (3) 3.2.3光敏器件的选择与比较 (3) 4.系统的建立 (4) 4.1系统构建框图 (4) 4.2硬件电路的制作 (4) 4.2.1可调恒流源电路 (4) 4.2.2光源检测电路 (5) 4.2.3 msp430最小系统 (6) 4.2.4 JS-8580-V6C驱动步进电机模 (6) 4.3程序设计 (7) 4.3.1程序系统框图 (7) 4.3.2程序代码 (8) 5.系统调试 (9) 5.1调试仪器 (9) 5.2调试结果 (9) 5.2.1 恒流源数据测试 (9) 5.2.2系统测试 (10)

点光源跟踪系统 1.【摘要】 本系统设计是由MSP430F149单片机为控制核心，由恒流源控制1w的大功率LED做点动光源。以光敏电阻作为光源检测传感器，用步进电机来自由转动带动激光笔跟踪点光源的自动跟踪系统. 该系统由430单片机最小系统、点光源检测、步进电机驱动等电路组成，利用三个光敏电阻实现点光源强度和移动方向的检测，通过信号放大和处理，送入单片机内部电路，单片机将采样结果进行分析和处理，控制步进电机运转的步距和方向，从而达到点光源的精确跟踪。 关键词：MSP430；恒流源；步进电机；光敏电阻。

点光源跟踪系统 2.系统整体方案确立 作品以1w白光LED作为光源，固定在一支架上，且LED的电流可调范围为150mA到350mA，在一定的角度，范围内移动支架，确保跟踪系统中的指向激光笔可以尽快的指向光源。 3.方案设计论证与比较 3.1方案设计 由于要以1w的白光LED作为光源，且电流调节范围有限制，所以需要选择一个好的恒流源达到要求，其次在感光系统中，要做到精准的跟踪和定位光源，因此光电传感器的选择也很重要。在这两者的设计中，有以下几种方案。 3.2方案论证与比较 3.2.1控制核心的选择与比较 方案一：采用MSP430 MSP430是TI公司生产的16位超低功耗的混合信号处理器。集模拟电路、数字电路和微处理器于一体，具有方便高速的运算能力和丰富的功能模块，低电源电压范围为1.8-3.6V，还具有灵活的时钟适用范围。 方案二：采用89c51 89C51单片机是由ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造的一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，是一种高效微控制器。 方案三：采用AVR AVR单片机是由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC精简指令集高速8位单片机。具有运算速度快，性价比高，工作电压范围宽（2.7-6V），和抗干扰能力强等优点。 比较以上三种方案，由于对MSP430比较熟悉，因此选择方案一。

LED驱动电路的设计与制作

自动化学院 电子基础课程设计任务书 系班学生： 课题名称：LED驱动电路的设计与制作 课题要求：一、1、工作电源：交流220伏 2、LED功率为3W 二、完成原理图、PCB图设计 三、完成安装及调试。 四、写出设计报告。 课题内容： 第一周：查找相关资料；方案设计。 第一周：设计原理图、PCB图。 第二周：完成安装及调试。撰写报告 主要参考资料： [1].王庆主编. Protel99SE & DXP 电路设计教程. 电子工业出版, 2006.6 [2].康华光等. 电子技术基础（模拟部分第五版）.高等教育出版社, 1999.6 [3].康华光等. 电子技术基础（数字部分第五版）.高等教育出版社, 1999.6 时间：2009年1月5日

自动化学院 电子基础课程设计评分标准 平时表现评分：（20%） 优秀：（90-100） 遵守纪律，尊敬老师，爱护设备，工作量饱满，动手能力强，无缺勤,很好按课题进度进行。 良好：（80-89） 遵守纪律，爱护设备，工作量饱满，动手能力较强，考勤情况良好，较好按课题进度进行。 中等：（70-79） 遵守纪律，爱护设备一般，工作量一般，动手能力一般，偶尔缺勤，基本按课题进度进行。 及格：（60-69） 遵守纪律一般，人为因素损坏设备，工作量一般，动手能力差，偶尔缺勤，能按课题进度进行。 不及格：（59以下） 不遵守纪律，人为因素损坏设备，有技术安全事故，工作量不饱满，动手能力很差，经常迟到，早退，缺勤。 课题完成情况评分：（50%） 优秀：（90-100） 全部完成任务书要求，完成质量优良、结果正确，所完成的设计有一定的独立见解。 良好：（80-89） 全部完成任务书要求，完成情况良好，所完成的设计正确，解决了一些实际问题，结果正确。 中等：（70-79） 基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但存在一些不足。 及格：（60-69） 基本完成任务书要求，完成质量尚好，所完成的设计基本正确，但有小错误。 不及格：（59以下） 未完成任务书要求，所作的设计有严重错误，基本概念不清。 电子基础课程设计报告质量评分（30%） 1、文献资料收集、整理、分析；对课题研究意义的阐述；文字精练、流畅、绘图整洁、符合标准规范、字体工整； 2、基本概念、基本理论及专业知识掌握扎实，运用灵活；设计思路、设计内容、计算方法及结果、计算机运用正确无误； 3、试验数据的获取（软件调试方法及过程）试验过程（调试过程）的正确性； 4、电子基础课程设计的结论，存在的问题，研究结果的创新性；

点光源跟踪系统光敏三极管步进电机激光笔点光源跟踪

摘要：本设计以TI的LM3S1138处理器为核心设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统，当LED光源在圆弧或直线上运动时，检测模块检测信号后经过放大滤波送入LM3S1138进行处理，用电机驱动模块控制检测模块在水平和竖直方向上的旋转使激光笔指示光源位置，即实现点光源跟踪。系统主要由四个模块构成：LED驱动模块、检测及其转换模块、LM3S1138处理模块和电机控制模块。其中用TPS61087驱动LED,光敏三极管检测光照强度，由两个步进电机分别控制激光笔水平和竖直方向上的旋转。 关键字：LM3S1138 TPS61087 光敏三极管步进电机激光笔点光源跟踪 一系统方案 根据题目的要求，设计任务是通过使用光敏器件检测光照强度来判断光源的位置并用激光笔指示光源的位置。为了完成上述功能，将整个系统设计为两个模块，点光源模块和指示光源模块。整个系统的总体框图如图1-1所示：

图1-1 系统总体框图 1.1 LED驱动模块方案选择与论证 方案一：采用LM317做LED驱动模块。LM317是三端可调正稳压器集成电路，它的输出电压X围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。由LM317构成的驱动电路简单，但功耗较大，而且要注意散热问题。 方案二：采用TPS61087做LED驱动模块。TPS61087是具有强制PWM模式的650kHz/1.2MHz升压DC-DC转换器，输入电压X围为2.5~6V，输出电压可高达18.5V。采用TPS61087的驱动电路的输出电流可达500mA以上，足够用来驱动150～350mAX围的白光LED。因此本设计采用方案二。 1.2 光敏传感器的选择与论证 方案一：采用光敏电阻检测光照强度。它在强光照射下光电转换线性较差，频率响应很低。 方案二：采用光敏二极管检测光照强度。当反向电流增大时，但容易受温度变化的影响。

点光源跟踪器系统设计

点光源跟踪系 组员：陈红芳韩思宇代金龙马文鹏徐伟杰陈国陆 摘要：本文设计的是一个点光源跟踪系统，主要由光敏电阻检测，运放分析处理，执行机构运行，这几个部分构成。整个系统是以LM358P 为控制核心，通过4个光敏电阻来检测光照，依据光照强度的变化、大小来判断出点光源的位置与运动趋势，并将点光源运动分解为水平和竖直方向的二维运动，借以来控制水平电机与竖直电机的旋转角度，以达到跟踪光源的效果。 关键词：点光源定位，二维运动分析，LM3S1138 一、系统方案设计与论证 1.主控芯片 根据本题的要求，整个系统中必须要有一个主控芯片来处理数据和控制操作，主要考虑以下两种方案： 方案一：MSP430系列单片机。16位低功耗单片机，性能良好。 方案二：Cortex-M3系列。具有32位处理器内核的高性能处理器，具有强大的控制、处理能力，丰富的外围模块，稳定的系统，提供方便高效的开发环境。 本系统选取Cortex-M3系列的LM3S1138作为控制器，LM3S1138支持低功耗模式，性能稳定，内置嵌套向量中断控制器，在控制、处理数据速度上有优势，并含有丰富的外围模块，所以选择方案二。 2.传感器的选择 本系统的传感器主要是检测光照度，可考虑的传感器如下列方案： 方案一：光敏电阻。从光照特性来看，随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降，可以反映光照的变化，但该特性大多数情况为非线性，部分光照区间内，特性变化不灵敏。 方案二：硅光电池。硅光电池是一种直接把光能转换为电能的半导体器件，根据硅光电池光照强度曲线特性可知，硅光电池的开路电压或短路电流与光强成很好的线性关系。 方案三：光敏二极管。光敏二极管具有单向导电性，无光照时，有很小的暗电流，当受到光照时，光电流随射光强度的变化而变化。 方案四：光敏三极管。原理与光敏二极管相同，但是与光敏二极管相比，它具有很大的光电流放大作用，即很高的灵敏度，因此传感器选择方案四。 3.电机的选择 电机的主要作用是调整激光笔的位置，指向点光源，可选取的类型如下方案：

太阳光源跟踪系统设计题

一、设计题目及要求 太阳光源跟踪系统利用伺服系统控制太阳电池帆板的移动，使其跟踪并始终垂直于太阳光线，最大程度地接受太阳能。太阳光源跟踪系统由感光器与检测线路和电机的功率放大器（可以简化视为一个增益放大环节），太阳帆板（作为直流力矩电机的负载，可以近似看作常值转动惯量加到电机轴上），电机位置传感器（其输出与电机转角成正比的电压信号）和直流力矩电机组成。 太阳光源跟踪系统如题图a 所示。计算机控制系统方块图如题图b 所示。试用连续域-离散化设计方法设计数字控制器，满足如下指标要求： （1）超调量15%≤σ （2）上升时间r 0.55t s ≤； （3）调节时间s 1t s ≤。 （4）静态速度误差系数v 5K >。 (a) (b) 图 太阳光源跟踪计算机控制系统

设计要求： （1）计算未加控制器时的性能指标，并绘出仿真曲线； （2）设计连续域控制器D(s)，写出设计步骤，验算加控制器后的性能指标，并绘出仿真曲线； （3）选用两种合适的离散化方法，将D (s )离散为D (z )。并绘制采样周期T 分别为0.01s ，0.05s ，0.1s 时，计算机控制系统的单位阶跃响应仿真曲线，记录时域指标r s %,t t σ和，计算v K 。比较两种离散化方法的性能，并说明连续域-离散化设计与采样周期T 的关系。比较离散化前后系统的阶跃响应曲线，分析离散化后系统性能变化的原因。 （4）最终选定你认为最合适的一种离散化方法和采样周期。 说明：所有的仿真都需有程序清单或simulink 模型 二、设计过程 1、在未加控制器时对系统性能进行检测 2.81231s 20s 2 .81231s 1s s 2 ++=+= Φ）（）（）（G G 编程如下： a=[1 20 1231.82]; b=[0 0 1231.82]; step(b,a,0:0.01:2) 输出曲线如下图所示：

STM32F103ZE的红外线的目标跟踪与无线测温系统(最后报告)精品

基于红外线的目标跟踪与无线测温系统报告、系统方案 1、方案比较与选择 1）信号采集元件的选择 方案一：利用光敏电阻在不同光照强度下电阻阻值随光照强度的增强而减小的原理来提取信号。光敏电阻比较稳定，能够很好的把光信号转变为电信号，而且经济适用；但其反应不够灵敏，而且受周围环境温度的影响比较大。 方案二：使用光敏二极管作为采光原件。当遇到外界光照时，光敏电阻内PN 结的电子和空穴会增多从而其值会下降。它感光性能良好，稳定而且反应速度快；但是其电流值太小，不便于信号的提取，后级需要很大的信号放大，这样就导致误差增大。 方案三：使用光敏三极管作为信号提取元件。光敏三级管不仅采光性能灵敏稳定，而且其本身就具备电流放大作用；如果仍不能达到要求可以使用达林顿光敏三极管来放大电流。综合考虑上述三种方案，我们最终选择方案三。 2）控制电机的选择电机布局：在圆形基架的两条对称轴线上分别设置互相垂直的 两根轴X—X 和Y—丫，其中轴Y—丫与基座转动联接，轴X—X与工作平台固联并与基架转动 联接，电机I通过轴X—X带动工作平台相对基架转动，电机2通过轴丫一丫带动基架相对基座转动。轴X—X 采用背对背滚动轴承，有效地减轻了X—X 轴的剪切力。轴丫—丫采用圆锥滚子轴承，方便地实现了转动和支撑两大功用。 方案一：直流电机，其调速控制很方便，但是旋转角度及正反转不好控制，对于本题的定位跟踪，需要很精确的角度控制，因此没有采用此方案。 方案二：减速步进电机28BYJ-48步进电机可以采用步进细分技术来实现精确定位，其正反转及速度控制灵活，但是对于本题要在空间X及丫轴方向上实现定位，就需要搭建步进电机的架构来使其在空间定位，手工搭建的平台由于连接不够紧密导致系统不稳定，因此也没有采用此方案。 方案三：云台控制，云台的架构已经搭好，且正反转控制灵活，控制电路已经在内部做好，只需让继电器切换就可以实现相应控制，因此我们选择了此方案。 3）无线传输模块 方案一：采用无线红外遥控发射/接收系统。运用脉冲宽度编码（PPM 码）的方式，具有编码简单易懂、成本低等特点，但两个设备间传输数据时，中间不能有阻挡物，在传输整型数据时编码很容易，但是对于浮点数，软件中的数据处理就会很复杂，且通讯距离较短，发送代码的速度较慢，发送一个8bit 的代码数据最长需要85.5ms （9ms+4.5ms+32*2.25ms）的时间，且容易受干扰，因此它只适用于控制开关量的场合，而不适用于发送大容量高速数据代码的场合。 方案二：采用nRF905无线射频收发器组成无线数据传输系统。nRF905集成

点光源追踪系统

2010项目练习 设 计 作 品 作品名称：点光源跟综系统 设计组员：王国凯徐文超蔡露王奇志专业：应用电子技术 指导老师：唐炎明

摘要：本文设计的是一个点光源追踪系统，主要由光照传感器的照度检测与处理，控制器分析与处理，执行机构运行这几个部分构成。整个系统是以A T89S52为控制核心，通过四个光照传感器来检测光照，依据光照度的变化、大小来判断出点光源的位置与运动趋势，并将点光源运动分解为水平和竖直方向的二维运动，借以来控制水平电机与竖直电机的旋转角度。当水平方向上的两传感器的测量数值相对接近，同时竖直方向上的两传感器的测量数值也相对接近时，位于竖直传感器中间的激光笔将精确的指向点光源。除基本要求满足外，本系统设计了一些拓展环节：在点光源正对及电机运动幅度允许的条件下，激光笔可追踪任意方向移动的点光源，也可换速度档，达到迅速调节的目的。 关键字：点光源定位寻迹二维运动分析步进电机控制A T89S52

一．系统方案设计 1.主控芯片 根据本题的要求，整个系统中必须要有一个主控芯片来处理数据和控制操作，主要考虑以下两种方案： 方案一：AT89C51系列单片机。8位低功耗单片机，性能良好。 方案二：AT89S52系列。8位处理器内核高性能处理器，具有强大的控制、处理能力，稳定的系统，提供方便高效的开发环境。 本系统选取AT89S52单片机作为控制器，AT89S52支持低功耗模式，性能稳定，在控制、处理数据速度上有优势，，所以选择方案二。 2.传感器的选择 本系统的传感器主要是检测光照度，可考虑的传感器如下列方案： 方案一：光敏电阻。从光照特性来看，随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降，可以反映光照的变化，但该特性大多数情况为非线性，部分光照区间内，特性变化不灵敏。 方案二：光敏三极管。光敏三极管具有单向导电性，无光照时，有很小的暗电流，当受到光照时，光电流随射光强度的变化而变化。 在测试光敏电阻，发现光源的距离限制了两者的应用范围。当距离比较大时，两者的灵敏度大大降低。经实践测定，光敏三级管传感器满足要求，因此传感器选择方案二。 3.电机的选择 电机的主要作用是调整激光笔的位置，指向点光源，可选取的类型如下方案：方案一：步进电机。在非超载的情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。每给一次脉冲信号，电机能够转过一个步距角。 方案二：直流电机。电机的转速受负载影响，惯性大。 根据设计的要求，步进电机转速平稳，容易控制，因而选用第一种方案。 4.点电源的供电方案 根据题目要求：为产生150mA~350mA的LED驱动电流，采用比例电流源。经测试可行。 5.总方案的确定 综上，本系统最终以A T89S52作为控制器，用光敏三极管做检测元件，通过控制步进电动机来使激光笔指向点光源。

小型LCD背光的LED驱动电路设计

小型LCD背光的LED驱动电路设计 过去几年来，小型彩色LCD 显示屏已经被集成到范围越来越宽广的 产品之中。彩色显示屏曾被视为手机的豪华配置，但如今，即便在入门级手机 中，彩屏已成为一项标配。幸好，手机产业的经济规模性(全球手机年出货量接 近10 亿部)降低了LCD 彩色显示屏的成本，并使它们集成在无论是便携医疗设备、通用娱乐遥控器、数字相框/彩色LCD 显示屏需要白色背光，以便用户在 任何光照环境下都能正常地观看。这个背光子系统包括1 个高亮度白光发光二 极管(LED)阵列、1 个扩散器(diffuser)以扩散光线和1 个背光驱动器将可用电能 稳压为恒定电流以驱动LED.一块1 到1.5 英寸的显示屏可能包含2 到4 个LED,而一块3.5 英寸显示屏则可能轻易地就包含6 到10 个LED.对于LED 而言，其光 输出与电流成正比，而且由于LED 具有非常陡峭的电流-电压(I-V)曲线，流过LED 的电流紧密匹配是非常重要，这样才能确保均衡背光，因为LED 通常分 布在LCD 显示屏的一边。此外，也需要软件控制让用户调节亮度，以及针对 周围光照环境作出补偿。根据流经LED 电流的不同，LED 的色点(color point) 可能会漂移。因此，将LED 电流设定为固定值并对LED 进行脉宽调制以降低 平均光输出就很普遍。要在手持产品设计中集成小型彩色LCD 显示屏并进而 实现成本、性能和电池寿命的恰当平衡，存在着一系列需要考虑的因素。 电池供电产品需要优化的LED 驱动电路架构，这些架构要处理并存的 多项挑战，如空间受限、需要高能效，以及电池电压变化-既可能比LED 的正 向电压高，也可能低。常用的拓扑结构有两种，分别是LED 采用并联配置的 电荷泵架构/恒流源架构和LED 采用串联配置的电感升压型架构。这两种方案 都有需要考虑的折衷因素，如升压架构能够确保所有LED 所流经的电流大小 相同但需要采用电感进行能量转换，而电荷泵架构使用小型电容进行能量转换，

点光源跟随器报告

2010第二届“TI杯”陕西省大学生电子设计竞赛 题目B： 《点光源跟踪系统》 参赛学生：李伟龙、梁谋、张凯 指导教师：张倩 学校：西安交通大学城市学院 院系：电信系

摘要 本系统以TI公司的超低功耗 MSP430 处理器为核心设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统.该系统能准确跟踪点光源的位置并用激光笔指示其位置。以考核系统跟踪轨迹的准确性，轨迹的跟踪以完成任务的准确度来评判设计完成指标。 硬件系统以MSP430F5438为核心，根据光敏二极管的光电特性检测光源位置，采用步进电机来完成跟踪指示的功能。软件部分采用基准光照比对的思想编写出源代码来锁定光源位置，实现光源的检测与准确定位。经过多次测量验证，结果表明所设计的点光源跟踪系统能够自动检测点光源位置并指示。 关键词：光源跟踪定位，光敏二极管， MSP430，步进电机控制

目录 摘要 (1) 1 系统方案选择与论证 (4) 1.1光源采集方案 (4) 1.2光源检测与处理方案 (4) 1. 3 方案选择 (3) 2 系统的工作原理 (5) 3 硬件系统设计 (5) 3.1 光源检测部分 (4) 3.2信号处理部分 (5) 3.3电机驱动控制部分 (5) 4 软件系统设计 (6) 5点光源的设计、电流的测量及显示部分 (7) 6 测试结果及误差分析 (8)

1 系统方案选择与论证 根据题目的基本要求，本系统主要完成对光源的跟踪与指示，通过采集并处理不同位置光照强弱的有关数据，进而控制电机转向，以实现对光源的跟踪，下面论证系统实现方案。 1.1光源采集方案 光源采集可以采用光敏电阻，光敏二极管，或者红外接收管，由于光敏电阻受检测距离和光照强度特别是普通白光的的影响较强烈，当光源距离大于三米时感应电压信号很弱，红外接收管只受红外光控制.光敏二极管检测距离较远，有二极管特性，其导通条件还和外界光线有关，在室内环境下，外界光线克服了其导通压降，提高了检测的精确度，本系统只对LED光源进行检测与跟踪。 基于上述分析，拟采用光敏二极管实现光源的采集与跟踪 1.2光源检测与处理方案 光敏二极管采集到的信号电压通过MSP430单片机的A/D模块，实现对信号的处理.通过继电器对电机进行控制。 1.3方案选择 基于以上方案的优缺点比较，本设计采用光敏二极管采集光源，通过电压跟随，将信号电压送入MSP430 对步进电机进行控制方案，实行光源的精确定位，系统电气原理图如下图1.3-1所示

基于51单片机点光源自动跟踪系统设计综合设计报告

综合设计报告 设计题目：基于单片机的光源自适应控制系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

LED点阵驱动电路设计

电子技术基础课程设计说明书题目：8x8 LED点阵驱动电路设计 学生姓名：王涉华 学号： 201306050122 院（系）：理学院 专业：电子科学与技术 指导教师：戴庆瑜 2015 年 12 月 28日

目录 1 选题背景 (1) 1.1 基本设计任务 (1) 1.2 发挥设计任务 (1) 1.3 设计原理 (1) 1.4 方案论证 (1) 2 电路设计 (2) 2.1 电路设计框图 (2) 2.2 工作原理 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 555多谐振荡电路 (3) 3.2 74HC161引脚图及工作原理 (5) 3.3 74HC138引脚图及工作原理 (6) 3.4 74HC573引脚图及工作原理 (7) 3.5 AT28C16引脚图及相关参数 (7) 3.6 上电复位及开关手动复位电路设计 (8) 3.7 8x8共阴点阵 (9) 3.8 74HC04引脚图及功能 (10) 4 原理总图 (12) 5 元件清单 (13) 6 调试过程及测试数据（采用分模块调试） (13) 6.1 通电前检查 (13) 6.2 复位电路及手动开关复位电路的调试 (13) 6.3 NE55的调试 (14) 6.4 AT28C16的调试 (14) 6.5 结果观察调试 (15) 7 电路实物 (15) 7.1 整体实物电路展示 (15) 7.2 电路功能部分展示 (16) 8 小结 (19) 9 设计体会及改进意见 (19) 9.1 设计体会 (19) 9.2 设计不足 (19) 9.3 设计改进意见 (19) 参考文献 (20)

1 选题背景 LED 点阵显示是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示方式。目前，由于成本及实用性的优势，以LED半导体发光器件为显示介质的大型显示屏在公共场合的广告宣传、通告发布等方面已得到广泛的应用，其驱动方式也随着技术的逐渐成熟而变得丰富多样，且各具特色。一个大型LED显示屏由上万个甚至更多的LED单元构成，而如何控制这些单一的单元按照我们的预期呈现显示内容,即LED的单元驱动电路的设计便显得尤为重要。如何设计一个既能满足显示要求又能尽量节省成本的LED驱动电路呢？在这里，我以8x8点阵为例进行研究。 1.1 基本设计任务 (1)能够显示0~9、a~z或A~Z，显示字符数量不少于8个； (2)能手动或自动循环显示字符。 1.2 发挥设计任务 可实现显示内容的左右移动。 1.3 设计原理 通过控制555单稳态触发器输入脉冲频率信号，再通过计数器作为存储器的输入，以存储器和译码器作为高低电平的输入，进而控制加在点阵 LED灯两端的电压，这样就可以实现LED的亮灭控制。 1.4 方案论证 方案一：以74HC161和74HC138构成顺序脉冲发生器，输出作为共阴8x8点阵的横向驱动，纵向驱动由三态门74HC244控制存储器AT28C16的输出来进行调节，三态门控制存储器的八位输出只有一位有效，其它处于高阻状态，依次循环。用两组8输出计数器74HC161作为AT28C16的地址输入，其中一组为另一组置位，每次可点亮一个灯，需要八分之一个字节，只需设置64个灯的总的点亮时间小于人眼的分辨时间（大概为0.02s），利用人眼

基于单片机msp430的点光源跟踪系统设计

基于msp430的点光源跟踪系统设计 周小军 何志龙 武小栋 摘要 本设计采用MSP430F149 单片机作为整个系统的控制核心，利用4个光敏三极管来接收点光源发出的光并将检测到的信号放大后传给控制器MSP430F149单片机，经过单片机的运算和处理来确定点光源的位置，并将运算的控制信号传给两台步进电机，使其跟随点光源运动。当水平方向上的2路光敏三极管测量数值相对接近，同时竖直方向上的2路光敏三极管测量数值也相对接近时，位于传感器中间的激光笔将精确的指向点光源。 关键词： MSP430 点光源 跟踪 传感器 1 方案设计与论证 根据题目的要求，系统的设计可分为控制器（msp430）模块，电机驱动模块，点光源检测模块，液晶显示模块，LED 驱动模块组成。系统设计总框图如图1： 1.1主控芯片的选择 方案一：采用传统的51单片机，运用比较广泛，上手比较快。但是本系统的程序量比较大，内部资源要求比较丰富，51单片机难以胜任这些功能。 光敏三极管 键盘 MSP430F149 1602液晶 纵轴电机 横轴电机 图1 系统设计总框图

方案二：采用MSP430F149低功耗单片机，其I/O口资源丰富，有12位AD转换、16位定时器、精密的比较器等，信息处理功能强大，能够很好的实现系统的要求。故选择此方案。 1.2电动机的选择 本系统电机的主要作用是调整激光笔的位置，指向点光源，可选取的类型如下方案： 方案一：步进电机。在非超载的情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。每给一次脉冲信号，电机能够转过一个步距角。 方案二：直流减速电机。此电机在正常通电状态下，转速平稳，角度的变化也近乎连续，控制简单方便。 根据设计的要求可知，直流减速电机的速度不容易控制，而步进电机的控制和实现相对简单一些。因而选用方案一。 1.3电动机驱动方案的选择 本系统中选的是步进电机，步进电机驱动有一下三种方案可选择： 方案一：采用功率三极管作为功率放大器的控制步进电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，但是电路比较复杂。 方案二：采用由达林顿晶体管阵列ULN2003。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。单驱动能力比较弱。 方案三：采用恒压桥式驱动芯片L298N。驱动能力强，电路简单，使用方便。故选择此方案。 1.4传感器的选择 本系统的传感器主要是检测光照度，可考虑的传感器如下列方案： 方案一：光敏电阻。从光照特性来看，随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值开始迅速下降，可以反映光照的变化，但该特性大多数情况为非线性，部分光照区间内，特性变化不灵敏。 方案二：光敏二极管。光敏二极管具有单向导电性，无光照时，有很小的暗电流，当受到光照时，光电流随射光强度的变化而变化。 方案三：光敏三极管。光敏三极管灵敏度远高于光电池,但受外界环境影响飘动比较严重,用两个光敏三极管采集点光源两侧的光强差,可以有效消除外界环境光的干扰.光敏三极管接收面不仅小而且是一个有聚光功能的透镜,更容易确定点光源的位置。用四个光敏三极管组成四象限感光面，上下左右各一个光敏三极管。 经实践测定，光敏二级管与光敏三极管满足要求，但在反映速度，及变化的灵敏、快速性方面，光敏三极管更胜一筹，故传感器选择方案三。

LED可调驱动电路电源设计

LED可调驱动电源课程设计 院系： 年级专业： 姓名： 指导教师： 学号： 日期： LED驱动电源课程设计

一、设计规格 1、设计一个恒流LED驱动电路，电流值为350mA 2、设计一个调光电路，PWM波的占空比由20%~80%可调 3、整个驱动电路有9V供电 4、LED电压4-8V 5、电路效率90% 二、设计过程 1、画原理图

2、原理描述 A、555芯片构成的PWM脉宽调制电路 PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。 PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。 PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。 以下为PWM工作原理: Reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。当电路通电时，Pin 2 (触发点)接脚是低电位，因为电容器C2开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C2开始通过R1和对二极管D2充电。当在C2的电压到达+V

的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。 当第3接脚到低电位，电容器C2起动通过R1和D1的放电。当在C2的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。 Pin 5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。 电容器C2通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。 PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C2的数值。公式：频率(Hz)= 1.44/(R1 * C2) B、HV9910B构成的恒流驱动电路 HV9910B是PWM高效率LED驱动IC。它允许电压从8VDC一直到450VDC而对HBLED有效控制。HV9910B通过一个可升至300KHz的频率来控制外部的MOSFET，该频率可用一个电阻调整。LED串是受到恒定电流的控制而不是电压，如此可提供持续稳定的光输出和提高可靠度。输出电流调整范围可从MA级到 1.0A。HV9910B使用了一种高压隔离连接工艺，可经受高达450V的浪涌输入电压的冲击。对一个LED串的输出电流能被编程设定在0和他的最大值之间的任何值，它由输入到HV9910B的线性调光器的外部控制电压所控制。 调光： 有两种方式可实现调光，取决于不同的应用，可以单独调节也可

4-点光源跟踪系统(报告)(光敏三极管检测与放大电路)

点光源跟踪系统 【摘要】：本系统设计以MSP430F169微处理器为控制器点光源自动跟踪系统，点光源跟踪系统由光源检测控制和点动光源两大部分组成。光源检测控制通过单片机控制两个步进电机，实现激光笔左右上下两个方向运动，可实现精准跟踪光源，点动光源用恒流源控制1W LED发光，光敏三极管构成检测光源位置电路。系统使用NOKIA3510彩色液晶显示，不仅美观，而且菜单显示使系统可视化。本系统结构简单，功能强大，系统稳定。 关键词：步进电机MSP430F169 NOKIA3510 光敏三极管 一系统整体方案确立与单元模块方案论证及比较 本题任务设计并制作一个能够检测并指示点光源位置的光源跟踪系统。自动跟踪系统要实现检测光源和跟踪光源，通过光敏器件检测光照强度判断光源的位置，辅以微处理器控制电机，电机控制激光笔的左右上下运动来跟踪光源。有以下两种总的方案可供选择： （1）电机的选择方案论证 方案一：实用云台机构。利用全方位云台内部的两个电机，分别控制激光笔上下、左右转动；这种方案的优点是控制起来较比较方便，机械性能较好，但是市场上云台价格较贵，由于云台通过同步电机实现转动，运动惯性比较大，不易控制。 方案二：控制步进电机。利用两个步进电机，分别控制激光笔上下、左右向的转动；步进电机控制方便，驱动电路设计容易。这种方案的优点是经济。综上所述：考虑到激光笔上下左右运动的角度非常微小，而且步进电机便宜，故选用方案二。 （2）电机驱动模块选择 方案一：采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它工作频率高，一片L298N可以控制1个步进电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。 方案二：用分立元件构成驱动电路。由分立元件构成电机驱动电路，结构简单，价格低廉，在实际应用中应用广泛。但是这种电路工作性能不够稳定。 方案三：用高耐压、大电流达林顿陈列—ULN2003做驱动电路。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。U LN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。由于ULN2003结构简单，价格便宜，具有7路输出电流可达500毫安能够驱动步进电机。考虑性价比、电路结构等，系统选用方案三。（3）检测光照强度模块的选择 方案一：采用多个光敏电阻。根据AD转换后通过单片机处理反馈于电机驱动来调整激光笔的跟踪，但光敏电阻的检测距离很近，达不到题目的要求。 方案二：采用多个光敏三极管。根据AD转换后通过单片机处理反馈于电机驱动来调整激光笔的跟踪。光敏三极管的灵敏度好，检测距离远。考虑到2m的

3_光源自动跟踪系统课程设计解答

指导教师评定成绩： 审定成绩：重庆邮电大学 自动化学院 自动控制原理课程设计报告设计题目：光源自动跟踪系统 单位（二级学院）：自动化学院 学生姓名： * * * 专业： **** 班级： * * * * 学号： ****** 指导教师： * * * 设计时间：20** 年*月 重庆邮电大学自动化学院制

目录 一.题目 (3) 二.模型建立与求解 (4) 2.1控制系统结构 (4) 2.2光源检测模型 (4) 2.3直流电机模型 (5) 三.性能验证和参数设计 (6) 3.1根轨迹设计及频域分析 (6) 3.2时域检验与速度信号测试 (7) 3.3检测电路设计 (8)

一.课程设计题目 已知一光源自动跟踪系统，利用帆板上一对光敏元件检测光能，当帆板偏离光源时，光敏元件产生电压差并通过放大后驱动电机转动，使太阳能帆板对准光源，如图示,其中，电机3,1.75; 2.8310;a a c v a R L V K W -==?=*表示转子旋转产生的电动势0.093;v K =电机产生的电磁力矩*,0.0924;t t T K I K ==电机及负载的转动惯量623010J ms -=?;阻力矩为*,a T B W =其中3510B -=?. 要求完成的主要任务： 1、分析系统工作过程，建立数学模型，并画出结构图。 2、系统跟踪阶跃响应的时间为0.5秒，超调量为小于5%，设计校正系统。 3、分析当该系统跟踪太阳转动时的性能。 4、设计光源检测放大装置，画出电路图并确定主要元件参数。

二、模型建立与求解 2.1控制系统结构 依据检测、放大、电机三个模块，画出相应的控制结构图，如图2. 图 2 控制系统图 在这里,角度的输入和比较依靠物理的光线输入和检测以及系统结构布局来实现的. 2.2光源检测系统模型 该光源跟踪系统主要由光线检测电路，电机驱动放大器，直流伺服电机三个模块组成。两个完全相同的光敏传感器分别安装在帆板两边，用来检测光线是否正对该跟踪系统。当光线满足入射条件时，两个光敏传感器检测到的光辐射强度几乎相等，否则讲表明帆板偏向受辐射少的一边。两个感光器受到的辐射强度只差可以反馈给电机驱动器中，用来作为电机的误差信号，使帆板转向正确的位置。 图3. 光敏元件工作原理图 设光敏元件产生的电压和光的正投射面积成正比,系数为k*,则 : *0*0* *0*1cos(60) 2cos(60) 21(cos(60)cos(60)) 2sin 60sin sin sin v k v k v v k k k k θθθθθθθθ =-?=+?-=-?-+?=?=?=?≈? 即:帆板与阳光的偏角将产生成正比的电压差,经过放大后驱动电机转动.