基于單片機的無線智能LED燈的設計

馬元豐 韓鋼 李姿

【摘要】傳統(tǒng)照明系統(tǒng)存在布線復雜、節(jié)能效果差、不易智能控制等諸多缺點，因此推出了利用單片機開發(fā)的智能LED照明燈。該照明燈體積小、可自動調(diào)節(jié)亮度、可吸附于金屬等材質(zhì)上。系統(tǒng)以stc12c5a60s2為主控芯片，利用PWM調(diào)節(jié)LED燈亮度，18650鋰電池供電。

【關鍵詞】LED照明;PWM調(diào)劑;亮度調(diào)節(jié)

1. 前言

隨著單片機技術日益成熟，照明技術趨于智能化，單片機加傳感器正適用于智能化照明。LED正是智能化照明的主流，而智能化LED照明必將突破傳統(tǒng)，實現(xiàn)自能控制、無線控制，大程度提升用戶體驗。

2. 設計思路及創(chuàng)新點

電路采用3.7V18650鋰電池供電，光敏電阻和紅外遙控實現(xiàn)對臺燈的控制，PWM可調(diào)節(jié)亮度，通過編程嵌入單片機實現(xiàn)。臺燈外殼添加磁鐵，以便于吸附在金屬材料上。產(chǎn)品的優(yōu)勢在于不用人為干預，無線點亮，根據(jù)亮度自動調(diào)光，同時開關和調(diào)檔帶手動調(diào)節(jié)，以備不時之需。LED光源相對比較節(jié)能，同時LED使用壽命較長。 （見圖2.1）

3. 元件組成

3.1 stc12c5a60s2單片機

眾多51單片機中，stc12c5a60s2最具有性價比，而且內(nèi)部具有大容量儲存器。stc12c5a60s2內(nèi)部自帶高達60K FLASH ROM，可以實現(xiàn)瞬間擦除、改寫，并且支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設備要求很低，開發(fā)時間也短，而且燒寫的程序也是可以加密的，可以很好地保護勞動成果。售價也與傳統(tǒng)51相差無幾，而且屬于高速/低功耗/超強抗干擾的新一代單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），可用于電機控制，強干擾場合。stc12c5a60s2的工作頻率在0～35MHz，相當于普通8051的0～420MHz。在系統(tǒng)可編程，無需專用編輯器，無需專用仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片;通用全雙工異步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實現(xiàn)多串口;等等諸多優(yōu)點，因此確定使用stc12c5a60s2。（見圖3.1）

3.2 PWM脈寬調(diào)制

PWM是一種脈沖寬度調(diào)制，也就是看高電平持續(xù)的時長。經(jīng)常用PWM來調(diào)節(jié)LED的亮暗，PWM簡單來說就是利用占空比。只要其帶寬是足夠的，任何模擬量值都可以用PWM進行編碼。此外輸出的電壓值是通過通和斷的時間進行計算的。（注：輸出電壓=（接通時間/脈沖時間）*最大電壓值）PWM的一些基本參數(shù)：1.脈沖寬度變化幅度;2.脈沖周期（1秒內(nèi)脈沖頻率個數(shù)的倒數(shù)）;3.電壓高度（例如：0V-5V）。

接下來是進行實驗，按照下圖的電路進行接線，（如圖3.2）旋轉(zhuǎn)電位器，來改變PWM的模擬量，然后輸?shù)絃ED燈。

然后就是對單片機燒寫程序，檢查實現(xiàn)功能。

3.3 帶鋁基板的LED燈珠電路

本系統(tǒng)燈珠控制采用45MIL大尺寸正品芯片，工作在3.2-3.6低電壓，可工作長達20000-50000小時，超長工作時間，零光衰?？蓮V泛適用于夜間照明，路燈，室內(nèi)裝潢，紅外監(jiān)控輔助，廣告裝飾等。

4. 結(jié)論

正因為LED照明技術具有許多很普遍的適用性，可普遍應用于大學生寢室等地方，增加大學生夜晚生活，給讀書、復習、寫作業(yè)帶來方便條件。同時節(jié)能環(huán)保，降低城市能源消耗，有利于我國環(huán)境保護工作的開展，對城市實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻：

[1] 郭福雁，黃民德.電氣照明[M]。天津：天津大學出版社，2011.

[2] 曹小兵.LED智能照明技術的發(fā)展與趨勢[J].中國照明電器，2014（11）：6-10.

[3] 王慶友，光電傳感器應用技術[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：韓鋼（1997—），男，遼寧建平人，學生，現(xiàn)學習電氣工程及其自動化專業(yè)。馬元豐（1998—），男，遼寧海城人，學生，現(xiàn)學習電氣工程及其自動化專業(yè)。李姿（通訊作者），女，遼寧省沈陽人，沈陽工學院信息與控制學院教師，主要講授電類基礎課和電氣專業(yè)課程，研究方向電子技術與電力系統(tǒng)自動化。