一种多功能led台灯设计方案

1、一种多功能led台灯设计方案一种多功能led台灯设计方案一种多功能LED台灯设 计方案2012年05月02日10:45本站整理 作者： 秩名用户评论（0）关键字：LED台灯（7）引言LED（发光二极管）作为一种新型光源，具 有高效节能、绿色环保、使用寿命长等其他光源无法比拟的 优点，代表着未来照明技术的发展方向。本文设计了以AT89S51单片机为核心的多功能白光LED台灯系统，采用 PT4115大功率LED恒流驱动方案，可实 现对LED台灯的PWM调光控制；同时兼有时钟日历、 声光 闹钟、温度检测、液晶显示等多项功能。在实现高效节能的同时，为家庭使用提供了极大的便捷。1系统硬件电路设计 该多功

2、能LED台灯系统采用20只 5mm高亮白光LED灯珠为光源，以 AT89S51单片机为主 控芯片，由LED恒流驱动系统、时钟系统、测温系统、液 晶显示系统、蜂鸣系统、按键系统组成。系统结构框图如图1所示。该系统可具体实现 LED台灯的10级PWM调光控制; 液晶屏实时显示时钟、日历与环境温度信息；闹钟功能采用声 光报警方式，即一旦到达闹钟时间，LED台灯自动点亮，并 发生蜂鸣声报警，以唤醒用户；用户可通过按键系统实现对时 钟日历与闹钟参数的设置、LED亮度的调节以及闹钟报警的解除图1系统结构框图1.1单片机主控系统 本设计主控系 统采用ATMEL公司的高性能 AT89S51芯片实现，具P0 口

3、 外接10K的上拉电阻，P0.0P0.7同时作为 DS12C887的数 据接口与液晶1602的数据接口。P2.0P2.3分别连接 DS12C887芯片的片选端 CS、地址选 通输入端AS、数据选择端DS与读/写输入端R/W,P3.2连接 其闹钟中断请求输由端 IRQ.P2.5P2.7分别连接液晶1602 的使能端EN、数据/命令选择端RS、读/写选择端RW.P2.4作 为蜂鸣器控制端。P3.0作为DS18B20的信号输入端。P3.1、P3.4、P3.5、P3.6 与 P3.7 作为 S2S6 按键系统。P1.1作为PWM 信号的输由端并连接PT4115芯片 DIM端，用于PWM调光控制。系统晶

4、振电路由12MHZ晶振与两个30PF电容组成；复位 电路则由S1按键、10K电阻与10uF电解电容构成。主控系统电路如图2所示。图2单片机主控系统电路图 1.2恒流驱动系统 本设计 L ED光源采用相互并联方式， 共由20只5mm高亮度小功 率LED灯珠组成；每只LED灯珠的压降约3.1V,工作电流约 20mA.由白光LED的正向伏安特性可知， 当LED 端电压超 过其正向导通电压后，较小的电压波动都会导致工作电流的的剧烈变化，从而影响LED的正常使用，固LED宜采用恒 流驱动方式。因此，本设计 LED采用高性能PT4115恒流芯片驱动， PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源芯片

5、， 能将直流电压直接转换成稳定的恒流输由；其采用630V宽电压输入，输由电流可达 1.2A,转换效率高达97%,输由电流 精度达 苦.该芯片内部含有抖频特性，极大的改善EMI,同时具有过温、过压、过流、 LED开路保护等多种功能。该芯片适合用于绿色照明LED灯的驱动电路，具有应用电路非常简洁的优点。LED恒流驱动电路如图 3所示。图3 LED恒流驱动系统电路图 通过PT4115芯片上的 DIM端，可以方便的进行模拟或PWM调光。由于模拟调光是直接改变流过LED电流的大小来实现亮度调节，除了亮度会改变以外，也会影响白光的质量，即不 同电流下发生的白光存在色偏。因此，本设计采用 PWM调光方案，P

6、WM调光的基本原 理是保持LED正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和 关断的时间比例，即改变输入脉冲信号的占空比，使LED产生亮暗变化；并利用人眼的视觉残留效应，当 LED亮暗变化 频率大于120Hz时，人眼就不会感觉到闪烁， 而看到是LED 的平均亮度。PWM 调光的优势是 LED 正向导通的电流是恒定的，LED 的色度就不会像模拟调光时产生变化。PT4115恒流驱动输由的电流值计算公式为：IOUT =(0.1 D)/ Rs (D 为方波信号占空比，Rs为限流电阻。本设计LED光源采用20只小功率白光LED灯珠并联 方式，且每只 LED灯珠额定电流为 20mA,则PT4115恒流 驱动输由

7、最大电流 IOUT 应为400mA,因此Rs选取0.25 Q 电阻。L1为镇流电感，选取68以H川于稳定通过LED的电流。D1是续流二极管，当芯片内部MOS管截止状态时为储存在电感L1中的电流提供放电回路；由于工作在高频状态， D1选用正向压降小且恢复速度快的肖特基二极管SS24.PWM脉冲信号则由单片机 P1.1产生，具高低电平决定LED 的通断状态。将定时器T0溢由中断定为1/2500秒(即400以S,)每10次 脉冲作为一个周期， 即频率为250Hz.这样，在每1/250秒的 方波周期中，通过改变方波的输由占空比，从而实现LED灯的10级亮度调节，即LED亮度等级由每个周期内的高电平 脉

8、冲数目决定。当高电平脉冲个数为 1时，占空比为1/10，亮度最低，其 调光原理如图 4所示；当高电平脉冲为 10时，占空比为 1,LED亮度最高。图4 PWM调光原理图2系统软件设计该系统控制程序主要包含系统初始化程序、实时时钟芯片处理程序、温度 传感器芯片处理程序、 液晶显示程序、键盘检测与处理程序、 闹钟中断以及定时器产生PWM程序构成。2.1系统主程序系统主程序主要包括系统初始化程序 （包括I/O 口初始化、DS12C887时钟芯片初始化、液晶1602 的初始化、外部中断0与定时器T0设置）、按键检测和处理 程序、时钟数据的读取与处理程序、温度数据的读取与处理 程序、液晶显示程序、闹钟报

9、警的判断和处理程序、PWM调光处理程序等。程序中设置闹钟标志位 Flag_ri, 一旦闹钟时间到达，时钟芯 片IRQ引脚触发外部中断 0,进入中断程序则置 Flag_ri=1,用 于主程序中闹钟报警的判断与处理。系统主程序流程图如图 10所示。图10主程序流程图 2.2按键检测和处理程序 按键控制 系统由S2S6五个按键组成，分别为 S2时间设置键、S3数 值增大键、S4数值减小键、S5闹钟设置键以及 S6亮度调节 键。S2用于选择需要调整的时钟以及闹钟参数，根据S2按下次数，依次选择秒、分、时、星期、日、月、年，液晶屏上 被选参数下方以光标闪烁状态提示，再通过按下S3或S4调整被选参数值的大

10、小，S2按下累积8次时，则退由选择功能并保存当前数据至时钟芯片S5用于闹钟时间的查看与设置；首次按下S5,1602液晶屏 第二行显示已设置的闹钟时间 ；可通过S2、S3与S4重新设置 闹钟时间；再次按下，则退由闹钟查看功能并保存当前设置的 闹钟参数至时钟芯片。同时，S3与S4还可独立作为闹钟产生时的取消键与LED灯光的关闭键。S6实现LED灯光亮度的10级调节，每按一次，LED亮度 增大一级；当达到亮度最大时，再次按下则关闭LED灯光。每次有按键按下，蜂鸣器都以短滴 声提示。按键检测与处理流程图如图11所示。图11按键检测与处理流程图2.3闹钟中断程序 系统到达设置的闹钟时间，DS12C887

11、时钟芯片IRQ引脚输由由高 电平变为低电平，作为单片机P3.2 口 INT0中断的申请输入，并可通过读取 DS12C887芯片的C寄存器来清除IRQ 引脚输由。因此，将外部中断INT0设置为负跳变沿触发中断，并设 置闹钟标志位 Flag_ri,闹钟时亥倒达时设置 Flag_ri=1,用于主 程序中的闹钟报警处理。闹钟中断程序如图12所示。图12闹钟中断流程图 2.4定时器中断程序 为产生调节 LED灯光亮度的PWM信号，定时器 T0设置为工作方式0,即13位计数器定时，最多装载数值为 213=8192个。因为系统晶振采用 12MHz,赋值使TH0=（8192-400）/ 32与 TL0=（81

12、92-400）%32,即可实现400以S的定时中断。10次中断（即4mS）作为一个周期，通过调节每个周期内单 片机P1.1（该控制口名称定义为 LED_PWM）输生的占空比来 产生PWM脉冲信号，以控制 PT4115恒流驱动芯片实现 LED灯白10级亮度调节。程序设置对 T0中断次数（即定义为T0_num）进行计数， 以便判断一个周期到否；同时判断比较高电平脉冲个数 （即定 义为scale值，由调光键 S6按下次数设置）用于实现不同亮 度等级的调节。在定时器T0中断服务程序中，首先 T0重新装入定时为 400以S的初值；定时器中断次数 T0_num加1,判断一个方波 周期到否，若到达，令T0_num归零，并将P1.1 口输由电平 置高（即LED_PWM=1）;如果一个方波周期还没到，则与亮度等级scale值作比较，判断高电平脉冲个数scale到否，若到达，令P1.1 口输由电平置低（即LED_PWM=0），否则继续 保持P1.1 口输由高电平（即LED_PWM=1）;而后中断返回， 等待下一次定时中断。这样，P1.1 口就产生了所需的 PWM调光信号。定