一种多功能LED台灯设计方案

2021-12-21 07:33分类：电子元器件阅读：

　　前言

　　LED(发光二极管)做为一种新式灯源，具备有效环保节能、低碳环保、使用期限长等其余灯源无可比拟的优势，意味着着将来照明灯具新技术的发展前景。文中设计方案了以AT89S51 单片机设计为关键的多用途白光LED 小台灯系统软件，选用PT4115 功率大的LED 恒流电源推动计划方案，可完成对LED 小台灯的PWM 变光操纵;与此同时兼具数字时钟日历、光控闹铃、温度测量、液晶显示屏等多种作用。在完成高效率低能耗的与此同时，为家中应用带来了很大的方便快捷。

　　1 系统软件硬件配置电路原理

　　该多用途LED台灯系统软件选用20 只5mm 高亮度白光LED LED灯珠为灯源，以AT89S51 单片机设计为主板芯片，由LED 恒流电源推动系统软件、时钟系统、测温系统、液晶显示屏系统软件、蜂鸣声系统软件、功能键系统软件构成。体系结构框架图如图所示1 所显示。

　　该体系可实际完成LED 小台灯的10 级PWM 变光操纵;液晶显示屏即时表明数字时钟、日历与工作温度信息内容;闹铃作用选用声光报警器方法，即一旦抵达闹铃時间，LED 小台灯全自动照亮，并产生蜂鸣声警报，以唤起客户;客户可利用功能键系统软件完成对数字时钟日历与闹铃主要参数的设定、LED 色度的调整及其闹铃警报的消除。

　　图1 体系结构框架图

　　1.1 单片机设计主控芯片系统软件

　　本设计方案主控芯片系统软件选用ATMEL 企业的性能卓越AT89S51 集成ic完成，其P0 口外接10K 的上拉电阻，P0.0~P0.7 与此同时做为DS12C887 的api接口与液晶1602 的api接口。P2.0~P2.3各自联接DS12C887 集成ic的片选端CS、详细地址选通键入端AS、数据信息挑选端DS 与读/写键入端R/W,P3.2 联接其闹铃中断请求輸出端IRQ.P2.5~P2.7 各自联接液晶1602 的串口端EN、数据信息/指令挑选端RS、读/写挑选端RW.P2.4 做为无源蜂鸣器操纵端。P3.0 做为DS18B20 的讯号键入端。P3.1、P3.4、P3.5、P3.6 与P3.7 做为S2~S6 功能键系统软件。P1.1 做为PWM 数据信号的输入输出端并联接PT4115 集成icDIM 端，用以PWM 变光操纵。系统软件时钟电路由12MHZ 晶振电路与2个30PF 电容器构成;延时电路则由S1 功能键、10K 电阻器与10uF 电解电容器组成。主控芯片系统软件电源电路如图所示2 所显示。

　　图2 单片机设计主控芯片系统软件原理图

　　1.2 恒流电源推动系统软件

　　本设计方案 L ED 灯源选用互相串联方法，共由20 只5mm 亮度高小输出功率LED LED灯珠构成;每只LED LED灯珠的损耗约3.1V,工作中电流量约20mA.由白光LED 的正方向光电流特点得知，当LED 直流电压超出其正指导通工作电压后，较小的电流起伏都是会造成工作中电流量的的强烈转变，进而危害LED 的常规应用，固LED 宜选用恒流源推动方法。因而，本设计方案LED 选用性能卓越PT4115 恒流电源集成ic推动，PT4115 是一款持续电感器电流量通断方式的降血压直流电源集成ic，能将交流电压立即转化成平稳的恒流源輸出;其选用6~30V 宽工作电压键入，輸出电流量可以达到1.2A,变换速度快达97%,輸出电流量精密度达±5%.该集成ic內部带有抖频特点，巨大的改进EMI,与此同时具备逆相、过电压、过电流、LED 引路维护等各种作用。该集成ic合适用以节能照明LED灯的光耦电路，具备运用电源电路十分简约的优势。LED 恒流电源光耦电路如图所示3 所显示。

　　图3 LED 恒流电源推动系统软件原理图

　　根据 PT4115 集成ic上的DIM 端，能够方便快捷的实现模仿或PWM 变光。因为仿真模拟变光是立即更改穿过LED 电流量的高低来完成屏幕亮度调节，除开色度会更改之外，也会危害白光灯的品质，即不一样电流量下产生的白光灯存有偏色。因而，本设计方案选用PWM 变光计划方案，PWM 变光的基本概念是维持LED 正指导通电流量稳定，而根据调节电流量导通与关闭的時间占比，即更改脉冲信号数据信号的pwm占空比，使LED 造成亮暗转变 ;并运用人的眼睛的视觉残留效用，当LED 亮暗转变頻率超过120Hz 时，人的眼睛就不容易体验到闪动，而见到是LED 的均匀色度。PWM 变光的竞争优势是LED 正指导通的工作电流是不变的，LED 的饱和度就不可能像仿真模拟变光时发生转变。

　　PT4115 恒流电源驱动器輸出的电流计算方法为：

　　IOUT =(0.1&TImes;D)/ Rs (D 为波形数据信号pwm占空比，Rs 为功率电阻。

　　本设计方案 LED 灯源选用20 只小输出功率白光LED LED灯珠串联方法，且每只LED LED灯珠额定电压为20mA,则PT4115 恒流电源驱动器輸出最大的电流量IOUT 应是400mA,因而Rs 选择0.25 Ω 电阻器。

　　L1 为镇流电感器，选择68μ H,用以平稳根据LED 的电流量。D1 是续流二极管，当集成ic內部MOS 管截至模式时为贮存在电感器L1 中的电流量给予充放电控制回路;因为工作中在高频率情况，D1 采用正方向损耗小且修复速度更快的肖特基二极管SS24.

　　PWM 差分信号则由单片机设计P1.1 造成，其高低电频决策LED 的导通情况。将计时器T0外溢终断列入1/2500 秒(即400μ S)，每10 次单脉冲做为一个周期时间，即頻率为250HZ.那样，在每1/250 秒的波形周期时间中，根据更改波形的輸出pwm占空比，进而完成LED 灯的10 级屏幕亮度调节，即LED 色度级别由每一个时间内的上拉电阻单脉冲数量决策。当上拉电阻单脉冲数量为1 时，pwm占空比为1/10,色度最少，其变光基本原理如图4 所显示;当上拉电阻单脉冲为10 时，pwm占空比为1,LED色度最大。