基于单片机LED调光电路设计
来源:用户上传
作者:
【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。
4.2 PWM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。PWM波产生时序图如图4.2所示。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。
參 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
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15135071.htm
