2008年江苏省TI 杯模拟电路设计竞赛设计报告
参赛学校：
作品名称：
参赛学生：
指导教师：
2008年9月
1、 任务来源简述
目前许多高速公路隧道里的照明灯仍采用白炽灯，而且无论外界光光照如何变化，隧道里的照明灯不改变发光强度；然而灯光过弱易造成交通事故，过强则能源浪费，这可能是由于当时设计隧道时经济能力和科技水平的限制，是设计者不能有一个合理的方案。现在我们可以采用高亮度、长寿命的LED 照明，并且采集路面光照，使隧道内的光照强度达到一个动态平衡，这是一个非常安全、经济的举措。
2、 设计任务描述
利用发光二极管的反向电流的光敏特性来检测外界光照强度并由此控制照明灯光亮度以达到光照强度基本稳定的效果。
3、 设计方案介绍
发射端通过红外发射管采集外界光照强度至单片机，经处理后将光照数据再用红外发射管发射出去。
接收端接收光数据并送单片机处理。处理方法有:通过PWM 控制发光二极管的光照强度；通过数码管显示光照强度级别；数据通过USART 接口送至计算机集中管理。
4、 设计过程
①检测红外发射管的光敏特性
利用430单片机的高速精确处理能力，检测红外发射管内部势垒电容的放电时间。检测方法：将红外发射管反偏接到430单片机的两个引脚，接发射管正极和负极的引脚分别输出低电平和高电平，使其内部势垒电容充电，等待充电完毕，将接在发射管负极引脚由输入改为输出，且拉低该引脚电平，并且开始计时，此时红外发射管负极引脚的电位就会有高变低，为低时单片机停止计时，单片机记录的时间的可作为其它设备的参考数据。 ②光信号转换为电信
利用430单片机将红外发射管制作成无线光敏传感器。 ③划分光照强度级别
数据采集:在暗室内，用一个40w 的白炽灯作为点光源，距离红外发射管不同距离时，测得红外发射管内部势垒电容放电时间，根据时间不同划分光照强度等级，存储在430单片机内作为判别实时变化光照的参考数据。 ④根据光照强度级别发送信号
再次利用红外发射管，将光信号发送出去。因为发射管要重复使用，且发射时所需电流和电压大于430单片机所能提供的最大电流和最大电压，这就需要430单片机使用一个开关控制红外发射管的功能, 作为感光使用还是作为发射红外信号使用，同时这两种状态不能相互影响。 ⑤接收信号
红外一体化接收管接收信号并送至430单片机处理。 ⑥430单片机直接控制外部设备，或将信号送至计算机处理
430单片机控制数码管显示光照级别，产生PWM 控制LED 灯的光照变化，将信号通过USART 接口传至计算机集中处理。
作品结构框架图
5、 电路测试
6、 总结
①为了方便调试和检验，将430单片机做在一块小PCB 板上，也便于充分利用430的功能。
如果430损坏，也可以很方便进行更换。
②应用：隧道节能调光。
在汽车行驶的右边隧道墙壁上，装本作品的发射感光部分（即本作品的第一部分），高度0.5m 到1m 之间；实时采集光照并作出判断，发送信号到隧道顶层的接收端（即本作品的第二部分），接收端控制光照强度变化，使隧道内的灯光始终处于一种动态平衡的状态，（即：汽车车灯的光照强度+隧道顶层灯的光照强度=固定的光照强度）。
2008年江苏省TI 杯模拟电路设计竞赛设计报告
参赛学校：
作品名称：
参赛学生：
指导教师：
2008年9月
1、 任务来源简述
目前许多高速公路隧道里的照明灯仍采用白炽灯，而且无论外界光光照如何变化，隧道里的照明灯不改变发光强度；然而灯光过弱易造成交通事故，过强则能源浪费，这可能是由于当时设计隧道时经济能力和科技水平的限制，是设计者不能有一个合理的方案。现在我们可以采用高亮度、长寿命的LED 照明，并且采集路面光照，使隧道内的光照强度达到一个动态平衡，这是一个非常安全、经济的举措。
2、 设计任务描述
利用发光二极管的反向电流的光敏特性来检测外界光照强度并由此控制照明灯光亮度以达到光照强度基本稳定的效果。
3、 设计方案介绍
发射端通过红外发射管采集外界光照强度至单片机，经处理后将光照数据再用红外发射管发射出去。
接收端接收光数据并送单片机处理。处理方法有:通过PWM 控制发光二极管的光照强度；通过数码管显示光照强度级别；数据通过USART 接口送至计算机集中管理。
4、 设计过程
①检测红外发射管的光敏特性
利用430单片机的高速精确处理能力，检测红外发射管内部势垒电容的放电时间。检测方法：将红外发射管反偏接到430单片机的两个引脚，接发射管正极和负极的引脚分别输出低电平和高电平，使其内部势垒电容充电，等待充电完毕，将接在发射管负极引脚由输入改为输出，且拉低该引脚电平，并且开始计时，此时红外发射管负极引脚的电位就会有高变低，为低时单片机停止计时，单片机记录的时间的可作为其它设备的参考数据。 ②光信号转换为电信
利用430单片机将红外发射管制作成无线光敏传感器。 ③划分光照强度级别
数据采集:在暗室内，用一个40w 的白炽灯作为点光源，距离红外发射管不同距离时，测得红外发射管内部势垒电容放电时间，根据时间不同划分光照强度等级，存储在430单片机内作为判别实时变化光照的参考数据。 ④根据光照强度级别发送信号
再次利用红外发射管，将光信号发送出去。因为发射管要重复使用，且发射时所需电流和电压大于430单片机所能提供的最大电流和最大电压，这就需要430单片机使用一个开关控制红外发射管的功能, 作为感光使用还是作为发射红外信号使用，同时这两种状态不能相互影响。 ⑤接收信号
红外一体化接收管接收信号并送至430单片机处理。 ⑥430单片机直接控制外部设备，或将信号送至计算机处理
430单片机控制数码管显示光照级别，产生PWM 控制LED 灯的光照变化，将信号通过USART 接口传至计算机集中处理。
作品结构框架图
5、 电路测试
6、 总结
①为了方便调试和检验，将430单片机做在一块小PCB 板上，也便于充分利用430的功能。
如果430损坏，也可以很方便进行更换。
②应用：隧道节能调光。
在汽车行驶的右边隧道墙壁上，装本作品的发射感光部分（即本作品的第一部分），高度0.5m 到1m 之间；实时采集光照并作出判断，发送信号到隧道顶层的接收端（即本作品的第二部分），接收端控制光照强度变化，使隧道内的灯光始终处于一种动态平衡的状态，（即：汽车车灯的光照强度+隧道顶层灯的光照强度=固定的光照强度）。