基于單片機(jī)LED調(diào)光電路設(shè)計(jì)

袁雨桐

【摘要】? ? LED照明調(diào)光技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。由于應(yīng)用場(chǎng)合的不同，會(huì)對(duì)LED照明調(diào)光系統(tǒng)性能要求也有所不同。本設(shè)計(jì)提出一種以廉價(jià)STC89C52單片機(jī)為控制核心的LED照明調(diào)光系統(tǒng)。目的在于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、性?xún)r(jià)比高、裝配簡(jiǎn)單的多級(jí)LED亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，便于復(fù)雜環(huán)境照明系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)，同時(shí)可以有效降低運(yùn)行成本。

【關(guān)鍵詞】? ? LED調(diào)光? ? STC89C51? ? LED燈驅(qū)動(dòng)

一、引言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)的不斷推薦，建筑行業(yè)夜間施工日漸頻繁，而升降機(jī)是建筑行業(yè)必不可少的適用設(shè)備。在不同的場(chǎng)合對(duì)照明系統(tǒng)亮度要求有所區(qū)別，而建筑工地噪聲及振動(dòng)非常頻繁，不利用LED照明系統(tǒng)的正常工作，往往需要經(jīng)常性的更換和維修。針對(duì)上述問(wèn)題，本設(shè)計(jì)提出一種以廉價(jià)STC89C52單片機(jī)為控制核心的LED照明調(diào)光系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的目的應(yīng)用較為成熟廉價(jià)的51單片機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單便于維護(hù)的LED燈調(diào)光系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求為：設(shè)計(jì)并制作一種可手動(dòng)的LED調(diào)光電路;實(shí)現(xiàn)LED燈多級(jí)亮度設(shè)置;應(yīng)用改變PWM波占空比進(jìn)行LED燈亮度調(diào)節(jié);可現(xiàn)實(shí)PWM輸出占空比。

為了更加簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，利于設(shè)備的維護(hù)和降低維護(hù)成本，本設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)方案采用三極管搭建，用四個(gè)LED組成，通過(guò)控制其集電極電流強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)有STC89C52單片機(jī)、按鍵輸入、系統(tǒng)復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、LED驅(qū)動(dòng)電路以及外部輸入電源組成。其基本原理是以STC89C52單片機(jī)控制核心，鍵盤(pán)輸入電路負(fù)責(zé)系統(tǒng)PWM波占空比并確認(rèn)相應(yīng)PWM波的輸出;顯示模塊負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)設(shè)置數(shù)值和當(dāng)前輸出PWM的占空比;LED驅(qū)動(dòng)電路是由三極管組成，通過(guò)控制三極管集電極電流來(lái)調(diào)節(jié)LED燈的亮度。系統(tǒng)復(fù)位電路主要負(fù)責(zé)當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)或程序跑偏時(shí)候的復(fù)位工作。

三、LED調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

三極管調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路中主要電氣元件為8050三極管，單片機(jī)通過(guò)輸出可調(diào)寬PWM波脈沖來(lái)控制8050三極管開(kāi)斷，從而有效的對(duì)LED燈驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)LED燈亮度的目的。相對(duì)達(dá)林頓管8050三極管所能承受的電流較小，所以此方案適合驅(qū)動(dòng)小功率LED燈。因?yàn)镾TC89C52系列單片機(jī)I/O不帶強(qiáng)推輸出電流有限，在進(jìn)行LED燈驅(qū)動(dòng)時(shí)必須接上拉電阻，否則不能提供足夠的電流驅(qū)動(dòng)LED燈正常發(fā)亮。電路中的阻值根據(jù)LED燈驅(qū)動(dòng)電流的大小進(jìn)行相關(guān)調(diào)節(jié)設(shè)置。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要實(shí)現(xiàn)PWM波占空比設(shè)置和波形輸出、PWM波占空比顯示、特定占空比PWM波的生成。在進(jìn)行編程之前，進(jìn)行相關(guān)程序的流程圖設(shè)計(jì)。

在系統(tǒng)程序開(kāi)始時(shí)先對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化，如鍵盤(pán)控制引腳定義、PWM輸出引腳定義、初始PWM占空比定義、數(shù)碼管段碼定義等。后進(jìn)行定時(shí)器初始化，本設(shè)計(jì)采用定時(shí)器T0、T1進(jìn)行PWM占空比控制。完成相關(guān)初始化后，系統(tǒng)進(jìn)入while死循環(huán)程序，調(diào)用顯示和鍵盤(pán)掃描程序，實(shí)時(shí)更新數(shù)碼管顯示信息和掃描鍵盤(pán)引腳狀態(tài)。如果有鍵盤(pán)輸入，則對(duì)鍵盤(pán)狀態(tài)信息進(jìn)行讀取，后調(diào)用鍵盤(pán)處理程序完成相關(guān)設(shè)置。本設(shè)計(jì)中用S3按鍵進(jìn)行PWM波占空比增加設(shè)置，S4按鍵進(jìn)行PWM波占空比減設(shè)置，S2按鍵進(jìn)行PWM波輸出確認(rèn)設(shè)置。

4.2 PWM產(chǎn)生程序

PWM波產(chǎn)生程序是本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心部分，是實(shí)現(xiàn)LED燈多級(jí)調(diào)光的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)采用雙定時(shí)器經(jīng)行PWM波周期和占空比設(shè)置，其基本原理為：本設(shè)計(jì)應(yīng)用單片機(jī)t0定時(shí)器來(lái)設(shè)置PWM波高電平時(shí)間，t1定時(shí)器來(lái)設(shè)置PWM波周期。PWM波產(chǎn)生時(shí)序圖如圖4.2所示。當(dāng)系統(tǒng)完成定時(shí)器初始化后，同時(shí)開(kāi)啟t0、t1定時(shí)器，其中t0定時(shí)的時(shí)間T0是高電平的時(shí)間，t1定時(shí)的時(shí)間T1是整個(gè)PWM的周期。在一個(gè)PWM波運(yùn)行周期內(nèi)，當(dāng)t0定時(shí)的時(shí)間T0到了，進(jìn)入t0中斷程序，引腳又高電平變到低電平，同時(shí)將t0定時(shí)器關(guān)掉;當(dāng)t1定時(shí)的時(shí)間T1到了，進(jìn)入t1中斷程序，引腳又低電平變到高電平，同時(shí)將t0定時(shí)器開(kāi)啟。根據(jù)設(shè)計(jì)的PWM波產(chǎn)生時(shí)序圖，應(yīng)用C51編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)PWM波程序設(shè)計(jì)。

五、總結(jié)

本設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易LED燈調(diào)光技術(shù)要求，可以應(yīng)用相關(guān)按鍵實(shí)現(xiàn)LED燈多級(jí)調(diào)光設(shè)置。但由于采用三極管調(diào)光驅(qū)動(dòng)，只能進(jìn)行小功率LED燈的調(diào)光，后續(xù)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)改進(jìn)，增加驅(qū)動(dòng)電路的輸出功率，實(shí)現(xiàn)大功率LED燈的調(diào)光設(shè)置。同時(shí)，顯示電路過(guò)于簡(jiǎn)單，后續(xù)應(yīng)采用LCD液晶屏顯示，顯示內(nèi)容更多，使得人機(jī)交互更佳科學(xué)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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