智能化电子系统设计报告
电子系统设计实验报告
基于单片机和FPGA的等精度频率计一、设计任务工作频率通信系统极为重要的参数，频率测量是通信系统基本的参数测试之一。
本设计的主要任务是使用单片机与 EDA 技术设计制作一个简易的等精度频率测试仪，可对输入周期信号的频率进行测量、显示。
被测信号的频率范围和测试的精度要求见相应的设计任务书。
二、设计框图图 1 硬件系统原理框图等精度频率计的主系统硬件框图如图1 示，主要由以下几部分组成：（1）信号整形电路：用于对于放大信号进行放大和整流，以作为PLD 器件的输入信号（2）测频电路：是测频的核心电路模块，由FPGA 或CPLD 器件组成。
（3）单片机电路模块：用于控制FPGA 的测频操作和读取测频数据，并做出相应处理。
（4）数码显示模块：用8 个数码管显示测试结果，考虑到提高单片机I/O 口的利用率，降低编程复杂性，提高单片机的计算速度以及降低数码显示器对主系统的干扰，可以采用串行静态显示方式。
三、测频原理分析3.1 等精度频率测试的原理频率是一个基本的物理量，其它的物理量可以转换为频率进行测量。
测试频率的基本方法包括直接测频和测周法。
其中直接测频法是产生一个标准宽度（例如1s）的时基信号，然后在这个信号时间范围内打开闸门对被测频率信号进行计数。
此方法的弱点之一是高精度的标准时基信号不容易获得；其二，这种方法对于高频信号的测量精度比较有保证，但是对于低频信号由于计数周期有限测试精度较低。
测周法是用被测信号作为闸门信号、对标准脉冲信号进行计数，显然这种方法适合测量低频信号的频率。
等精度测频法的核心思想是用两个计数器分别对标准和被测脉冲进行计数，计数的时间严格同步于被测脉冲。
这种方法的最大优点是测试的精度和被测信号的频率无关，因而可以做到等精度测量。
其测试原理如图2 示。
预置闸门信号是测试命令，即测频的使能信号，该信号为高电平的期间进行测频。
但是当预置闸门信号为高电平时，测频并不是立即开始，而是要等到被测信号的上升沿到来以后，实际闸门信号跳为高电平，测频才真正开始。
智能化弱电系统设计方案
2012/340//12/03204
智慧 智能家居的生活是
的
当您工作一天开车行驶在回家的路上时 ，掏出手机轻轻一按，家里的空调、窗 帘便会自动打开，提前让家里充满新鲜 的空气，达到舒适的温度。
智能家居生活是什么样的？
2012/340//12/03204
智慧 智能家居的生活是
的
回到家中，在手机上轻轻一按，车库门会 自动打开，并在车开进去后自动缓缓关上 。同时家里的灯光会自动感应主人的位置 来决定是否开启或关闭，就如忠实的仆人 一样欢迎主人回家
智能化提升建设
根据现阶段人们对小区的额外功能需求，提升小 区便利舒适，规划以下系统： 背景音乐系统 信息发布系统 入户指纹密码刷卡锁 智能家居系统
智能化提升建设
背景音乐系统
❖ 背景音乐系统功能
背景广播将为整个小区的周界提供舒适的背景音乐，在喷泉、清水平台等 功能处设置不同分区，方便控制。
更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全.
2012/340//12/03204
丰富的控制方式
碧日智能家居系统提供丰富多样的人机控制方式，用户既可以通过墙上的按键来控制灯 光窗帘等，也可以通过触摸屏来控制家里的所有设备，或者是远程控制家里的设备，让 您在外地旅游度假的时候也能掌握家中的情况。
创新电子系统设计报告(赵小峰)
课程设计报告题目热释电红外报警系统设计课程名称创新电子系统设计院部名称信息技术学院专业电子信息工程班级 09电子信息工程（2）班学生姓名赵小峰学号 0905104047 课程设计地点电工电子综合实验室课程设计学时 60学时指导教师黄寒华金陵科技学院教务处制一、目的与要求“创新电子系统设计”课程是专业教学计划中设置的独立实践环节，其主要目的为加强对学生创新意识、创新精神和创新能力的培养，鼓励和倡导学生积极参加学科竞赛、课外科技和科研活动、创造发明活动和各类社会实践活动，提高学生综合素质，促进学生个性发展。
要求学生能在老师的指导下，自主完成一个较复杂综合电子系统设计与制作的全过程，或者通过参加各类各级和通信、电子相关课外科技活动及竞赛得到真正的实战训练。
二、题目及内容热释电红外线报警系统2.1 设计目的随着时代的不断进步。
人们对自己所处环境的安全性退出了更离的妥求。
尤其是在家居安全方面。
不得不时刻留息那些不速之容。
现在很多小区都安簇了智能报系统。
因而大大祖离了小区的安全程度。
有效保证了居民的人身时产安全。
由干红外钱是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性。
因此在防盗报警方面面到了广泛的应用。
在电子防盗、人体探测等领域。
被动式热释电红外纽传感器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点受到广大用户和专业人士的欢迎。
2.2设计的主要内容和要求，所需的设备和环境热释电红外报警系统主要由光学系统，热释电红外传感器，信号放大器，RC有源滤波器，信号鉴别电路，输出级及报警器组成。
系统框图如下:图3.1 热释电系统框图光学系统模块将人体辐射的红外线聚焦到热释电探测元上。
热释电红外传感器把红外线信号转换为电信号以供位号处理部分使用，信号处理模块主要是把传感器输出的微弱信号进行放大，幼滤波，比较处理。
从而实现报警功能。
2.3 系统设计原理电源由绝压管，电阻，电容组成并联稳压电路给热释电提供稳定的工作电压。
信号识别器件采用红外传感韶(LHi968),当人通过探测区时，人体辐射的红外经通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元件上时，电路中的传感路将输出电压值号。
《电工电子》课程设计实验报告小型智能控制系统设计
前言此课程设计包括两个设计主题，一为有毒气体的检测和抽排，二为机器人行走。
当有毒气体泄漏时电路可以自动监测出并报警，然后抽排系统检测到并及时进行抽排换上新鲜空气。
抽排完后，回复实时检测状态。
机器人行走设计则能自动前进一段时间后又后退等长时间，然后又前进，周而复始。
二个设计均能为人们的日常生活提供极大的方便，并且都具有智能控制、自启动和自动关闭功能。
二个设计要求能够灵活地综合运用所学的电子电路、模拟电子技术和数字电子技术，根据设计要求，分析原理，计算参数，选用合适的元器件，以达到题目的要求。
这二个设计都以555定时器为核心，驱动各个部分电路工作，因此需要灵活运用555定时器组成的多谐振荡器以及触发器和稳压电路原理。
通过这两个设计不仅可以巩固所学的知识，更重要的是能锻炼同学们的自主创新能力和自主学习能力。
这两个设计都基于所学知识设计的，可以在复习以前的知识的基础之上提高，发掘潜能，拓展知识，丰富自己的知识面，是实现能力提高的一个跳板。
目录1.有害气体的检测、报警、抽排.................. . (5)意义与要求 (5)意义 (5)设计要求 (5)设计总体方案 (5)设计思路 (5)总体设计方框图 (6)完整原理图 (6)1.2.4 PCB制图 (8)设计原理分析 (8)气敏传感器工作原理 (8)声光报警控制电路 (9)1.3.3 排气电路工作原理 (11).4 整体工作原理说明 (12)所用芯片及其他器件说明 (12)IC555定时器构成多谐振荡电路图 (12)附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (14) (15)意义与要求 (15)意义 (15)设计要求 (16)设计总体方案 (16)设计思路 (16)总体设计方框图 (16)2.2.3 完整原理图 (17)2.2.4 PCB制图 (19)设计原理分析 (20)多谐振荡电路分析 (20)74161加计数器构成十进制计数器显示电路 (21)直流电机正反转驱动电路 (22)整体工作原理说明 (23)所用芯片及其它器件说明 (23)555定时器 (23)74HC161加计数器 (25)74HC112双JK触发器 (27)附表二：机器人行走电路所用元件 (28) (29)课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：周晓年工作单位：自动化学院题目: 小型智能控制系统设计一、有害气体检测与抽排电路设计任务：设计一个能自动检测有害气体浓度，且当有害气体浓度超标时，能自动发出声光报警，能自动抽排有害气体的控制电路。
智能化电子系统方案设计书报告正文
目录1前言................................................................................................................... - 1 -2总体方案设计................................................................................................... - 2 -2.1方案内容.. (2)2.2方案比较 (2)2.3方案选择 (3)3 单元模块设计.................................................................................................. - 4 -3.1主体模块 (4)3.2按键控制模块 (4)3.3复位模块 (5)3.4晶振模块 (5)3.5LED显示模块 (6)4 软件设计.......................................................................................................... - 7 -4.1设计工具.. (7)4.2PCB图见附录 (7)4.3软件设计流程图 (7)4.4程序清单 (8)5 系统调试........................................................................................................ - 11 -5.1软件调试及仿真 (11)5.2硬件调试 (13)6 结论................................................................................................................ - 15 -7 总结与体会.................................................................................................... - 16 -8 参考文献........................................................................................................ - 17 -附录：................................................................................................................ - 18 -1前言当今社会，随着人们物质生活的不断提高，电子产品已经走进了家家户户，无论是生活或学习，还是娱乐和消遣几乎样样都离不开电子产品，大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的，而且比较容易出错。
智能电气设计课程设计报告范文
智能电气设计课程设计报告范文一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握智能电气设计的基本原理和概念，如电路组成、工作原理和功能。
2. 使学生了解智能电气元件的种类、性能参数及应用场合，如传感器、控制器、执行器等。
3. 帮助学生理解智能电气系统的设计流程、方法和规范，培养其系统思维。
技能目标：1. 培养学生运用智能电气设计软件进行电路图绘制、仿真测试的能力。
2. 提高学生动手实践能力，能够搭建简单的智能电气系统并进行调试。
3. 培养学生团队协作能力，能够与他人共同完成复杂的智能电气设计项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对智能电气设计学科的兴趣，激发其学习热情和求知欲。
2. 引导学生关注智能电气技术在现实生活中的应用，提高其社会责任感和创新意识。
3. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，使其遵循职业道德和法律法规。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，对智能电气设计有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点和课程性质，采用理论教学与实践教学相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，具备一定的智能电气设计能力。
二、教学内容1. 理论教学：a. 智能电气设计基本概念与原理：包括电路组成、工作原理和功能。
b. 智能电气元件：介绍传感器、控制器、执行器等元件的种类、性能参数及应用场合。
c. 智能电气系统设计流程与方法：讲解设计流程、方法和规范，培养系统思维。
2. 实践教学：a. 智能电气设计软件应用：学习电路图绘制、仿真测试等软件操作。
b. 动手实践：搭建简单智能电气系统，进行调试与优化。
c. 团队项目：分组进行复杂智能电气设计项目，培养团队协作能力。
3. 教学大纲：a. 理论教学部分：按照教材章节顺序，逐步讲解基本概念、元件、设计流程等内容。
b. 实践教学部分：结合理论教学内容，安排相应的实践操作环节，确保理论联系实际。
电子系统设计报告
电子系统设计报告一、目的加强对51单片机的了解，深入地学习和系统的架构基于51单片机的简单系统。
了解其构造和功能以及外围电路。
从而更好地掌握接口技术的原理，并认识相关电子元件和电子芯片。
二、内容要求根据“小猪〞自己确定的题目，制作基于51单片机的相应作品。
题目：闹钟作品功能：显示时间、调节时间、显示闹钟时间、调节闹钟时间、到点闹钟、留声等。
三、主要元件ISD1760、扬声器、数码管、按键、STC52四、成员分工小猪做的是单片机最小系统和数码管显示及按键模块的电路，留声模块由“鸟才〞制作。
软件也是小猪编写〔为表达课程特点我使用的是汇编语言，伟福软件〕。
五、系统说明单片机P0口接4 4键盘，实现控制功能，P1口输出数码管段选码，P2 口低三位输出位选码由138译码器译码；P3.0控制扬声器播放录音；录音操作由语音芯片完成。
六、电路框图七、程序框图八、软件清单〔汇编写得相对长了点比拟无奈〕hen0 bit p0.0 ；预定义键盘横向位hen1 bit p0.1hen2 bit p0.2hen3 bit p0.3shu0 bit p0.4 ；预定义键盘竖向位shu1 bit p0.5shu2 bit p0.6shu3 bit p0.7shi1 equ 39hshi2 equ 38hshifen equ 3ah ；预定义时间缓存fen1 equ 3chfen2 equ 3bhfenmiao equ 3dhmiao1 equ 3fhmiao2 equ 3ehnshi1 equ 32h ；预定义闹钟时间缓存nshi2 equ 31hnshifen equ 33hnfen1 equ 35hnfen2 equ 34hnfenmiao equ 36hnmiao1 equ 38hnmiao2 equ 37horg 00hljmp mainorg 0bhljmp time0org 40hmain:movnmiao1,#0 ；缓存初始化mov nmiao2,#0mov nshifen,#10mov nfenmiao,#10mov nshi1,#0mov nshi2,#0mov nfen1,#0mov nfen2,#0mov miao1,#0mov miao2,#5mov shifen,#10mov fenmiao,#10 mov shi1,#3mov shi2,#2mov fen1,#9mov fen2,#5mov r2,#250mov p3,#0ffhMOVTMOD,#21h ；定时器模式MOVTH0,#240 ；定时中断时间MOV TL0,#96SETB TR0SETB ET0SETB EAsjmp $ jianpan:push amov a,#0if_press:;第一次扫描横向mova,#00001111Bmov p0,aclr cmov a,#0mov c,hen0rlc amov c,hen1rlc amov c,hen2rlc amov c,hen3rlc acjnea,#0fh,if_press2pop aretif_press2:;第二次扫描横向acalldelay1ms ;去抖clr cmov a,#0mov c,hen0rlc amov c,hen1rlc amov c,hen2rlc amov c,hen3rlc acjnea,#0fh,getnumberpop aretgetnumber:;读键值swap amov r7,amova,#11110000bmov p0,amov a,#0clr cmov c,shu0rlc amov c,shu1rlc amov c,shu2rlc amov c,shu3rlc aadd a,r7cpl acjnea,#00010001b,read1 ；定义键功能mov a,#1incfen1 ；时间分低位加一sjmpnumber_outread1:cjnea,#00010010b,read2mov a,#2decfen1 ；时间分低位减一sjmpnumber_outread2:cjnea,#00010100b,read3mov a,#3incfen2 ；时间分高位加一sjmpnumber_outread3:cjnea,#00011000b,read4mov a,#4decfen2 ；时间分高位减一sjmpnumber_outread4:cjnea,#00100001b,read5mov a,#5inc shi1sjmpnumber_outread5:cjnea,#00100010b,read6mov a,#6dec shi1sjmpnumber_outread6:cjnea,#00100100b,read7mov a,#7inc shi2sjmpnumber_outread7:cjne a,#00101000b,read8mov a,#8dec shi2sjmp number_outread8:cjne a,#01000001b,read9mov a,#9sjmp number_outread9:cjne a,#01000010b,read10mov a,#0ahsjmp number_outread10:cjne a,#01000100b,read11mov a,#0bhsjmp number_outread11:cjne a,#01001000b,read12mov a,#0chsjmp number_outread12:cjne a,#10000001b,read13mov a,#0dhsjmp number_outread13:cjne a,#10000010b,read14mov a,#0ehsjmp number_outread14:cjne a,#10000100b,read15mov a,#0fhsjmp number_outread15:cjne a,#10001000b,number_outmov a,#0FFhclr EAljmp nshezhi进入闹钟设置number_out:检查是否溢出，调整缓存数值mov a,shi2cjne a,#2,ookmov a,shi1cjne a,#2,ok_2ljmp ookok_2: cjne a,#1,ok_1ljmp ookok_1: cjne a,#0,ok_0ljmp ookok_0:mov shi1,#3ook: mov a,fen1cjne a,#10,fen1_okmov fen1,#0sjmp backfen1_ok:cjnea,#255,fen1_ok1mov fen1,#9sjmp backfen1_ok1:mov a,fen2cjne a,#6,fen2_okmov fen2,#0sjmp backfen2_ok:cjnea,#255,fen2_ok1mov fen2,#5sjmp backfen2_ok1:mov a,shi1cjne a,#10,shi1_okmov shi1,#0sjmp backshi1_ok:cjne a,#255,shi1_ok1mov shi1,#9sjmp backshi1_ok1:mov a,shi2cjne a,#3,shi2_okmov shi2,#0sjmp backshi2_ok:cjne a,#255,shi2_ok1mov shi2,#2mov a,shi1cjne a,#3,ok3sjmp backok3: cjne a,#2,ok2sjmp backok2: cjne a,#1,ok1sjmp backok1: cjne a,#0,ok0sjmp backok0:mov shi1,#3sjmp backshi2_ok1:cjne a,#2,backmov a,shi1cjne a,#4,backmov shi1,#0mov shi2,#0sjmp backback:pop aretdelay1ms: mov r5,#10delay1ms2: mov r6,#95delay1ms1: djnz r6,delay1ms1djnzr5,delay1ms2retdelay30ms:mov r5,#150delay30ms2:mov r6,#200delay30ms1:djnz r6,delay1ms1djnzr5,delay1ms2retnaozhong: 闹钟时间比拟mov a,miao1cjnea,#0,naozhong_backmov a,miao2cjnea,#0,naozhong_backmov a,fen1cjnea,nfen1,naozhong_backmov a,fen2cjnea,nfen2,naozhong_backmov a,shi1cjnea,nshi1,naozhong_backmov a,shi2cjnea,nshi2,naozhong_backmov p3,#0mov r6,#30 naoback:retnaozhong_back:djnz r6,naobackmov p3,#0ffhrethui_main:lcall naozhongpop aretitime0: 中断push amov th0,#240mov tl0,#96lcall display 显示扫描djnz r2,hui_mainmov r2,#250lcall jianpan 键盘查询inc miao1mov a,miao1cjnea,#10,hui_mainmov miao1,#0 ;秒两位之间进位inc miao2mov a,miao2cjne a,#6,hui_mainmov miao2,#0 ;秒到分的进位inc fen1mov a,fen1cjnea,#10,hui_mainmov fen1,#0 ;分的进位inc fen2mov a,fen2cjne a,#6,hui_mainmov fen2,#0 ;分到时的进位inc shi1mov a,shi1cjnea,#4,budengyusisjmp shifoyichubudengyusi:cjnea,#10,hui_mainmov shi1,#0 ;时的进位inc shi2shifoyichu:mov a,shi2cjne a,#2,hui_mainmova,shi1 ;??时间的溢出cjne a,#4,hui_mainmovshi1,#0 ;24小时后时间归零mov shi2,#0ljmp hui_maindisplay: 时间显示mov r5,#8mov r0,#3fhdisplay1:mov a,r0movdptr,#shumayizhimovc a,a+dptrdec r5dec r0mov p2,r5 ;控制数码管位选mov p1,a ;p1口接数码管lcall delaycjne r5,#0,display1retdelay: mov r4,#0ffhdlll: djnz r4,dlllretnshezhi: 闹钟设置push anjianpan:nif_press:;第一次扫描横向mova,#00001111Bmov p0,aclr cmov a,#0mov c,hen0rlc amov c,hen1rlc amov c,hen2rlc amov c,hen3rlc acjnea,#0fh,nif_press2lcall ndisplaymov 00h,#100 ;标记sjmp nif_press nif_press2:;第二次扫描横向lcalldelay30ms ;去抖clr cmov a,#0mov c,hen0rlc amov c,hen1rlc amov c,hen2rlc amov c,hen3rlc acjnea,#0fh,ngetnumbersjmp nif_press ngetnumber:;读键值swap amov r7,amova,#11110000bmov p0,amov a,#0clr cmov c,shu0rlc amov c,shu1rlc amov c,shu2rlc amov c,shu3rlc aadd a,r7cpl alcall delay30mscjne a,00h,rightljmp nif_pressright:mov r0,acjnea,#00010001b,nread1mov a,#1inc nfen1ljmpnnumber_outnread1:cjnea,#00010010b,nread2mov a,#2dec nfen1ljmpnnumber_outnread2:cjnea,#00010100b,nread3mov a,#3inc nfen2sjmpnnumber_outnread3:cjnea,#00011000b,nread4mov a,#4dec nfen2sjmpnnumber_outnread4:cjnea,#00100001b,nread5mov a,#5inc nshi1sjmpnnumber_outnread5:cjnea,#00100010b,nread6mov a,#6dec nshi1sjmpnnumber_outnread6:cjnea,#00100100b,nread7mov a,#7inc nshi2sjmpnnumber_outnread7:cjnea,#00101000b,nread8mov a,#8dec nshi2sjmpnnumber_outnread8:cjnea,#01000001b,nread9mov a,#9sjmpnnumber_outnread9:cjnea,#01000010b,nread10mov a,#0ahsjmpnnumber_outnread10:cjnea,#01000100b,nread11mov a,#0bhsjmpnnumber_outnread11:cjnea,#01001000b,nread12mov a,#0chsjmpnnumber_outnread12:cjnea,#10000001b,nread13mov a,#0dhsjmpnnumber_outnread13:cjnea,#10000010b,nread14mov a,#0ehsjmpnnumber_outnread14:cjnea,#10000100b,nread15mov a,#0fhpop aMOVTMOD,#21hMOVTH0,#240 ;T0=4MSMOV TL0,#96SETB TR0SETB ET0SETB EAljmp number_outnread15:cjne a,#10001000b,nnumber_outmov a,#0FFh nnumber_out:mov a,nshi2cjne a,#2,nookmov a,nshi1cjne a,#2,nok_2ljmp nooknok_2: cjne a,#1,nok_1ljmp nooknok_1: cjne a,#0,nok_0ljmp nooknok_0:mov nshi1,#3nook: mov a,nfen1cjne a,#10,nfen1_okmov nfen1,#0sjmp nbacknfen1_ok:cjnea,#255,nfen1_ok1mov nfen1,#9sjmp nbacknfen1_ok1:mov a,nfen2cjne a,#6,nfen2_okmov nfen2,#0sjmp nbacknfen2_ok:cjnea,#255,nfen2_ok1mov nfen2,#5sjmp nbacknfen2_ok1:mov a,nshi1cjne a,#10,nshi1_okmov nshi1,#0sjmp nbacknshi1_ok:cjnea,#255,nshi1_ok1mov nshi1,#9sjmp nbacknshi1_ok1:mov a,nshi2cjne a,#3,nshi2_okmov nshi2,#0sjmp nbacknshi2_ok:cjnea,#255,nshi2_ok1mov nshi2,#2mov a,nshi1cjne a,#3,nok3sjmp nbacknok3: cjne a,#2,nok2sjmp nbacknok2: cjne a,#1,nok1sjmp nbacknok1: cjne a,#0,nok0sjmp nbacknok0:mov nshi1,#3sjmp nbacknshi2_ok1:cjne a,#2,nbackmov a,nshi1cjne a,#4,nbackmov nshi1,#0mov nshi2,#0lcall ndisplaynback:ljmp njianpanndisplay:mov r3,#8mov r0,#38h ;与闹钟时高位对应ndisplay1:mov a,r0movdptr,#shumayizhimovc a,a+dptrdec r3dec r0mov p2,r3 ;控制数码管位选mov p1,a ;p1口接数码管lcall delay1mscjne r3,#0,ndisplay1ret;闹钟完毕shumayizhi:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH;共阴字码表DB07H,7FH,6FH,40hend九、主要难点小猪觉得硬件上不存在问题。
4x4矩阵键盘计算器
4x4矩阵键盘计算器西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告目录1前言 (1)1.1设计背景 ............................................................1 1.2系统设计目的和意义 .................................................. 1 2 总体方案 .............................................................. 2 2.1方案论证 (2)2.3 最终方案 ............................................................3 3单元模块设计 .......................................................... 4 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 ........................................ 4 3.2系统元器件选择 (7)4软件设计 ..............................................................8 4.1系统程序流程 ....................................................... 8 5系统调试 ............................................................. 10 5.1 硬件调试 .. (10)5.2 软件调试 ...........................................................10 5.3 软硬件调试 ......................................................... 10 7 总结 (12)8 参考文献 .............................................................13 附录 ...................................................................14第 0 页西华大学电气信息学院智能化电子系统设计报告1前言1.1设计背景计算器是一种在日常生活中应用广泛的电子产品，无论是在超市商店，还是在办公室，或是家庭都有着它的身影。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1 前言（绪论） (2)2 总体方案设计 (3)2.1方案比较42.1.1方案一：长期寿命测试 (4)2.1.2方案二：加速（短期）寿命测试 (4)2.2方案论证43 单元模块设计 (5)3.1各单元模块功能介绍及电路设计53.1.1热阻( Rθ ) 的测量 (5)3.1.2结温测量 (5)3.1.3光通量的测量 (7)3.1.4串口电路的设计 (7)3.1.5温度控制和报警电路设计 (8)3.1.6 过零触发电路设计 (8)3.2电路参数的计算及元器件93.2.1 LED灯常用电路参数 (9)3.2.2电学特性 (9)3.3特殊器件的介绍123.3.1 ADM3251E (12)3.3.2 ADUC848 (12)3.3.3 555芯片 (14)3.4各单元模块的联接164 软件设计 (17)4.1 PROTEL99 SE简介174.2软件设计结构及功能175 系统调试 (18)6 系统功能及指标参数 (19)6.1说明系统能实现的功能196.2系统指标参数测试及测试方法说明196.2.1失效时间和失效数的确定 (19)6.2.2 数据处理方法 (21)6.3系统功能及指标参数分析217 结论 (22)8 总结与体会 (23)9 参考文献 (24)附录1：相关设计图 (25)附录2：元器件清单表 (26)附录3：相关设计软件 (27)1 前言（绪论）1986 年，在蓝宝石基底上沉积高品质GaN 晶体获得成功，并且在1993 年开发出了高亮度蓝光发光二极管( LEDs) 。
至今，人们仍在对高亮度蓝光 LED 进行不断地完善。
在 1996 年，开发出了采用蓝光 LED 与黄色荧光粉相结合发出白光的 LED 产品并将其商业化[1]。
21 世纪照明 METI 国家(Akari) 项目是一项基于高效率白光 LED 照明技术的工程，它利用的是近紫外线 LED 与荧光粉系统相结合的方法，该项目于1998 年启动，其第一阶段的项目已于 2004 年完成。
作为电子元器件，发光二极管（Light Emitting Diode-LED）已出现40多年，但长久以来，受到发光效率和亮度的限制，仅为指示灯所采用，直到上世纪末突破了技术瓶颈，生产出高亮度高效率的LED和兰光LED，使其应用围扩展到信号灯、城市夜景工程、全彩屏等，提供了作为照明光源的可能性。
随着LED应用围的加大，提高LED可靠性具有更加重要的意义。
LED具有高可靠性和长寿命的优点，在实际生产研发过程中，需要通过寿命试验对LED芯片的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高LED芯片的可靠性水平，以保证LED芯片质量，为此我司在实现全色系LED产业化的同时，开发了LED芯片寿命试验的条件、方法、手段和装置等，以提高寿命试验的科学性和结果的准确性。
近些年来，LED 照明因具有许多优点，例如长寿命、低能耗、体积小等而非常有吸引力。
最早 LED 只是被用来替换小型白炽灯充当指示器。
在其光效有所提高后，LED 被应用于显示器中。
随着其光效和总光通量的进一步改善，LED 开始被应用于日常照明领域。
对于普通照明设备而言, LED 有限的光通量是一个难以解决的问题。
要想获得高光通量就需要有高密度基底和大的工作电流。
这将导致LED 产生热量、温度升高, 损坏LED 模块。
随着LED生产技术水平的提高，产品的寿命和可靠性大为改观，LED的理论寿命为10万小时，如果仍采用常规的正常额定应力下的寿命试验，很难对产品的寿命和可靠性做出较为客观的评价，而我们试验的主要目的是，通过寿命试验掌握LED芯片光输出衰减状况，进而推断其寿命。
本设计介绍了LED芯片寿命试验过程，提出了寿命试验条件，完善的试验方案，消除可能影响寿命试验结果准确性的因素，保证了寿命试验结果的客观性和准确性。
采用科学的试验线路和连接方式，使寿命试验台不但操作简便、安全，而且试验容量大。
2 总体方案设计LED 的发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。
由此可见，LED 主要靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，其特殊的发光机理决定了它的发光寿命长达5 - 10万个小时。
LED 的寿命主要取决于 LED 芯片的质量、芯片的设计和芯片的材料。
直接影响 LED 寿命的关键因素有两个：一是驱动电流的变化——达到某个阈值以后，启动 LED 的电流越高，发光发热就越多；二是工作环境温度——温度越高，出光就越少。
此外，LED 灯具的安装及固定方式对其寿命也有很大的影响。
LED 芯片对温度异常敏感，这也是半导体的共性。
一般用 LED 照明光源光通量流明值下降到初始值的50%的时间来定义其寿命。
50%就是LED的半衰期，例如，φ5LED在室温情况下，在20 mA电流驱动下的寿命为10万小时，也就是说10万小时后，其光通量还保持在原来的一半。
LED 的半衰期与 PN 结（Tj 点）结点的温度关系可用如图2.1曲线表示，其关系为/t cktB B e-=式中， Bt为使用t后的光通量， Bo 为初始使用的光通量； e为对数常数；c为常数；t 为使用时间；k 为温度。
不管如何测量，半导体照明光源的寿命通常是比较长的，这对 LED 产品应用来说是一个很有意义的因素。
随着使用时间的推移，LED的光衰量非常小。
一般情况下，LED光源的使用寿命是50 000 h或者更长。
如果其中一个LED损坏了也不会影响整个灯的继续照明。
LED灯的使用寿命还取决于每天工作多少小时如图表 2.2所示。
每天工作时间 5 万小时等于10 万小时等于每天24小时 5.7 年11.4 年每天工作18小时7.4 年14.8 年图2.1 LED的半衰期与PN 结结点的温度的关系表2.2 LED 寿命与使用时间的关系必须指出，50 000 h 是 LED 在实验室老化的预期寿命。
从目前的制造技术来看，要做到灯具整体达到50 000 h 的寿命是很困难的。
灯具寿命和光源寿命不能混为一谈2.1方案比较2.1.1方案一：长期寿命测试方案一叙述：为了确认LED灯具寿命是否达到5 - 10万小时，需要进行长期寿命试验，目前的做法基本上形成如下共识：因 GaN基的LED器件开始的输出光功率不稳定，所以按美国 ASSIST联盟规定，需要电老化1000小时后，测得的光功率或光通量为初始值。
之后加额定电流3000小时，测量光通量（或光功率）衰减要小于4%,再加电流 3000小时，光通量衰减要小于8%,再通电4000小时，共1万小时，测得光通量衰减要小于14%,即光通量达到初始值的 86%以上。
此时才可证明确保 LED 寿命达到5 - 10万小时。
2.1.2方案二：加速（短期）寿命测试方案二叙述：电子器件加速寿命试验可以在加大应力（电功率或温度）下进行试验，这里要讨论的是采用温度应力的办法，测量计算出来的寿命是LED平均寿命，即失效前的平均工作时间。
采用此方法将会大缩短LED寿命的测试时间，有利于及时改进、提高LED可靠性。
主要是引用“亚玛卡西”（yamakoshi）的发光管光功率缓慢退化公式，通（Arrhenius）过退化系数得到不同加速应力温度下LED的寿命试验数据，再用“阿伦尼斯”方程的数值解析法得到正常应力（室温）下的LED 的平均寿命，简称“退化系数解析法”,该方法采用三个不同应力温度即165℃、175℃和185℃下，测量的数据计算出室温下平均寿命的一致性。
2.2方案论证方案一中试验周期长，需要电老化1000小时后，测得的光功率或光通量为初始值，之后加额定电流3000小时，测量光通量（或光功率）衰减要小于4%,再加电流 3000小时，光通量衰减要小于8%,再通电4000小时，共1万小时，将近42天的时间，与本次设计所给时间冲突十分巨大，试验过程将耗费诸多时间，故不宜采用此方案。
方案二中在加大应力（电功率或温度）下进行试验，这里要讨论的是采用温度应力的办法，测量计算出来的寿命是LED平均寿命，即失效前的平均工作时间。
采用此方法将会大缩短LED寿命的测试时间，有利于及时改进、提高LED可靠性。
能够在本次设计所给时间中，较为准确的得到试验的结果。
综上所述，本次设计将采用方案二进行以下设计。
3 单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1热阻( Rθ ) 的测量本实验的目的在于得知工作条件与设备使用寿命之间的关系。
工作条件中的两个重要因素是驱动电流和结温 Tj 。
且结温 Tj 通过Rθ (在pn结与铜板之间) 进行计算。
因此,为了获得可靠、准确的数据, 可以用两种方法对Rθ进行测量。
一种是常见的电压梯度法, 另一种是利用热像仪。
LED 模块安装在铜基电路板上。
电路板的形成特别设计成开放式的, 因此其外壳直接用铜和焊料焊接。
铜板通过热导密封垫与热沉相连。
热沉通过Peltier设备来控制温度。
实验设备如图3.1所示。
可以对结温Tj进行了常规测量。
在外壳中串联有5个芯片。
再对连接在一起的5个芯片逐一进行测量。
每一个芯片部的温度分布情况并不完全一致。
因此我们用平均值作为最终测量结果。
利用这种方法必图3.1 热阻测量装置须去除荧光板、光学组件和底部填充剂, 直接确定芯片的温度分布情况。
因此, 原则上我们必须关注Tj 在去除硅树脂后可能出现的变化。
对热传导过程的计算证实几乎所有的热量是通过金质凸点而非硅树脂来传导的。
这说明 Tj 的测量与是否去除了硅树脂无关。
Rθ = 78.9 ℃/W。
其数值与由常规测量方法获得的数值相同。
我们利用这两种方法测得的热阻值完全一致。
因此, 我们证实用两种方法测得的数据可靠、准确。
再利用热像仪分别对1块芯片和5块芯片进行测量, 其测量结果是在同位置测量到的Rθ值的1.2倍。
在计算中, 我们定义热阻为5块LED芯片平均温度的平均值。
通过热像仪所测得的此数值为 100.2 ℃/W。
因此, 我们假定其热阻为 100 ℃/W。
3.1.2结温测量结温测量的实验装置如图3.2所示。
恒温箱 ( 1 ) ( WG 243 型电热鼓风干燥箱)被用来控制 LED 的环境温度,误差小于 1 ℃。
LED支架可以方便的固定LED ( 2 )以及测量电路和热电阻 ( 3 ) ( Pt100标准热电阻) 。
热电阻被焊接在LED的阳极管脚上, 它的电阻值由万用 ( 4 ) ( VC 9802 A )来测量。
电源 ( 5 ) ( SS P3112 光谱仪的稳流电源 ) 给 LED提供恒定直流。
另一只万用表 ( 6 )( VC 9802 A ) 用来测量LED 的正向电压。
LED 发出的光通过透镜 ( 7 ) 汇聚后,透过恒温箱的玻图3.2 测量结温的装置璃窗口 ( 8 ) ,进入光谱仪 ( 9 ) ( SSP 3112 光谱仪 )的积分球。