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基于单片机 LED 调光电路设计

时间:2020-03-16 23:40来源:未知 作者:admin 点击:
【摘要】 LED 照明调光技术已经应用到社会生产生活的各个方面。由于应用场合的不同,会对 LED 照明调光系统性能要求也有所不同。本设计提出一种以廉价 STC89C52 单片机为控制核心的 LED 照明调光系统。目的在于实现结构简便、性价比高、装配简单的多级 LED
  【摘要】   LED 照明调光技术已经应用到社会生产生活的各个方面。由于应用场合的不同,会对 LED 照明调光系统性能要求也有所不同。本设计提出一种以廉价 STC89C52 单片机为控制核心的 LED 照明调光系统。目的在于实现结构简便、性价比高、装配简单的多级 LED 亮度调节系统 , 便于复杂环境照明系统的维护和保养,同时可以有效降低运行成本。
  
  【关键词】 LED 调光  STC89C51  LED 灯驱动
  

  一、引言

  
  随着我国城市化建设的不断推荐,建筑行业夜间施工日渐频繁,而升降机是建筑行业必不可少的适用设备。在不同的场合对照明系统亮度要求有所区别,而建筑工地噪声及振动非常频繁,不利用 LED 照明系统的正常工作,往往需要经常性的更换和维修。针对上述问题,本设计提出一种以廉价 STC89C52 单片机为控制核心的 LED 照明调光系统。
  

  二、系统总体设计

  
  本设计的目的应用较为成熟廉价的 51 单片机系统,实现一种简单便于维护的 LED 灯调光系统。本设计的基本技术要求为:设计并制作一种可手动的 LED 调光电路;实现LED 灯多级亮度设置;应用改变 PWM 波占空比进行 LED 灯亮度调节;可现实 PWM 输出占空比。
  
  为了更加简便的实现相关功能,利于设备的维护和降低维护成本,本设计 LED 驱动方案采用三极管搭建,用四个LED 组成,通过控制其集电极电流强度来实现 LED 亮度的调节。本系统有STC89C52 单片机、按键输入、系统复位电路、数码管显示电路、LED 驱动电路以及外部输入电源组成。其基本原理是以 STC89C52 单片机控制核心,键盘输入电路负责系统 PWM 波占空比并确认相应 PWM 波的输出;显示模块负责显示系统设置数值和当前输出 PWM 的占空比;LED 驱动电路是由三极管组成,通过控制三极管集电极电流来调节 LED 灯的亮度。系统复位电路主要负责当系统死机或程序跑偏时候的复位工作。
  

  三、LED 调光驱动电路设计

  
  三极管调光驱动电路中主要电气元件为 8050 三极管, 单片机通过输出可调宽PWM波脉冲来控制8050 三极管开断, 从而有效的对 LED 灯驱动电流进行控制,达到调节 LED 灯亮度的目的。相对达林顿管 8050 三极管所能承受的电流较小,所以此方案适合驱动小功率 LED 灯。因为 STC89C52 系列单片机 I/O 不带强推输出电流有限,在进行 LED 灯驱动时必须接上拉电阻,否则不能提供足够的电流驱动 LED 灯正常发亮。电路中的阻值根据 LED 灯驱动电流的大小进行相关调节设置。
  

  四、系统软件设计

  
  4.1主程序设计
  
  本系统软件设计相对较为简单,主要实现 PWM 波占空比设置和波形输出、PWM 波占空比显示、特定占空比 PWM波的生成。在进行编程之前,进行相关程序的流程图设计。在系统程序开始时先对系统参数进行初始化,如键盘控制引脚定义、PWM 输出引脚定义、初始 PWM 占空比定义、数码管段码定义等。后进行定时器初始化,本设计采用定时   器 T0、T1 进行 PWM 占空比控制。完成相关初始化后,系统进入 while 死循环程序,调用显示和键盘扫描程序,实时更新数码管显示信息和扫描键盘引脚状态。如果有键盘输入,  则对键盘状态信息进行读取,后调用键盘处理程序完成相关   设置。本设计中用 S3 按键进行 PWM 波占空比增加设置,S4 按键进行 PWM 波占空比减设置,S2 按键进行 PWM 波输出确认设置。
  
  4.2PWM 产生程序
  
  PWM 波产生程序是本系统软件设计的核心部分,是实现 LED 灯多级调光的关键。本设计采用双定时器经行 PWM 波周期和占空比设置,其基本原理为:本设计应用单片机 t0 定时器来设置 PWM 波高电平时间,t1 定时器来设置 PWM 波周期。当系统完成定时器初始化后,同时开启 t0、t1 定时器,其中 t0 定时的时间T0 是高电平的时间,t1 定时的时间T1 是整个PWM 的周期。在一个 PWM 波运行周期内,当 t0 定时的时间 T0 到了,进入 t0 中断程序,引脚又高电平变到低电平,同时将 t0 定时器关掉;当 t1 定时的时间 T1 到了,进入 t1 中断程序,引脚又低电平变到高电平,同时将 t0 定时器开启。根据设计的PWM 波产生时序图,应用 C51 编程语言实现 PWM 波程序设计。
  

  五、总结

  
  本设计基本实现简易 LED 灯调光技术要求,可以应用相关按键实现 LED 灯多级调光设置。但由于采用三极管调光驱动,只能进行小功率 LED 灯的调光,后续应对系统进改进,增加驱动电路的输出功率,实现大功率 LED 灯的调光设置。同时,显示电路过于简单,后续应采用 LCD 液晶屏显示,显示内容更多,使得人机交互更佳科学。
  
  参 考 文 献
  
  [1]李可 . 节能灯及 LED 灯的负荷特性分析 [J]. 山东工业技术 ,2018(14):198.
  
  [2]姜忠龄 , 宋婧婧 , 孙晓智 .LED 的特性及驱动电源的发展趋势初探 [J]. 科技风 ,2018(22):182.
  
  [3] 芮强 . 国内 LED 驱动电源技术分析 [J]. 自动化技术与应用 ,2017,36(05):137-140.
  
  [4] 基于 DSP 的大功率 LED 控制关键技术研究 [D]. 王慧锋 . 广东工业大学 .2013

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