智能LED照明系统

智能LED照明系统

摘要：LED智能照明系统,包括一个智能控制系统，光强采集系统，闭环控制照明系统。该系统具有自动和手动工作模式，自动

工作模式，采用光强采集系统调理经数模模数转换，从而控

制LED电流输出，且LED输出电流为50mA；手动工作模式，

电流步进可调来控制输出电流大小。经多次运行与检测实践

该电路照明控制方便可靠稳定性强，节能环保，可广泛使用

于生活照明和商用照明.

关键词：LED、智能控制、TLC1543、TLC5615.

一：实现LED照明系统手动或自动互换

1：LED照明系统的手动模式

（1）用三个按键控制：S1实行切换模式，S2实行自加一，S3实行自减一。

（2）编写程序，将S1附给单片机AT89C52中的P2^0,将S2附给单片机AT89C52中的P2^1，将S3附给单片机AT89C52中的P2^2。

（3）LED的起始电流为0 mA，当按下S2电流增大，步长为 1 mA （若LED电流为50 mA，不再增大），当按下S3电流减小（若LED 电流为0 mA，不再减小）。

2：LED照明系统的自动模式

（1）连接电路，用热敏电阻控制照明系统的自动模式。

（2）将热敏电阻与TLC1543连接，由TLC1543控制实行A/D转换，再由单片机AT89C52控制。

（3）当遮住热敏电阻，则电流输出为50 mA，当不遮住的时候，电流输出为0 mA。

二：方案的比较与论证

1：LED照明系统

照明系统采用12只高度3mm白光LED，12只LED需要合理的配合设计才能保证LED正常工作。常用的驱动方式有串行连接，并行连接以及混行连接。

（1）12个LED的串行连接

优点：电路设计简单，发光亮度一致。

缺点：需要的电压大，一个开路，导致其他全部不亮。

（2）12个LED的并行连接

优点：所需要的电压小，一个LED损坏，其他的照旧工作。

缺点：所需要的驱动电流大，LED亮度也会有明显差异。

（3）12个LED的混行连接

优点：所需要的电流，电压适中，一个损坏，其他的照旧工作。缺点：电路连接麻烦。

（4）结论：使用12个LED的混行连接比较可行

2：MCU

系统控制核心，采用单片机做为整个系统的控制核心。

（1）AT89C51

优点：使用方便，价格优惠，性价比高。

缺点：内存比较小，只有4KB.

（2）AT89C52

优点：使用方便，价格优惠，性价比高。

缺点：成本比AT89C51贵

结论：因为程序所写的内存大于4KB，所以选择AT89C52

3：A/D转换

（1）ADC0809：传输速度快，并行输入，程序简单

（2）AD1543：传输速度快，串行输入，程序简单，价格便宜

选用：因STC89C52 I/O口仅32个，资源相对较少，I/O口不足，故采用AD1543

4：D/A转换

（1）DA0832：传输速度快，并行输入，程序简单

（2）DA5615：传输速度快，串行输入，程序简单，价格便宜

选用：因STC89C52 I/O口仅32个，资源相对较少，I/O口不足，故采用DA5615

5：显示模块

（1）：数码管显示：价格便宜，驱动简单，程序简单，显示信息量小

（2）：led点阵：价格昂贵，要求电压电流很大，驱动复杂，程序复杂

（3）：LCD1602：价格适中，程序简单，显示信息量大

选用：因数码管不能满足显示信息，而LED点阵对电流电压要求较高，不能满足，而LCD1602对其供电仅5V电源，显示信息相对较多.

6.按键输出

（1）：矩阵键盘：I/O口资源占用8个，按键能达到16个，但程序设计复杂。

（2）：单个按键：一个按键占用一个I/O口，程序简单

选用：因本系统中仅需要3个按键，综合分析，选用单个按键

7.光照采集电路

（1）光敏电阻：电阻值通常随亮度增大而减小，亮电阻大约为10K，暗电阻为8M。

（2）光敏二极管：电路形式简单，工作电压范围不受限制，用开关管或超快恢复二极管、肖特基二极管可以达到较高的速度但驱动能力相对较弱，功耗相对较大，输入阻抗相对较低，综合起来造成扇出系数很低；

选用：因本系统只是实验所用，综合分析，选用光敏电阻

三：系统设计

1,测量系统结构图

测量系统结构图通用的测量系统结构图如下图所示，外界的被测对象通常为非电信号，通传感器转化为数字量，开关量，或者模拟量，以上信号在幅度，频率等方面满足MCU处理的要求，后级需经过处理单元对信号进行处理以满足MCU的处理要求。

明

2,智能LED 照明控制系统总体框图

测量系统是一个开环系统，而智能LED 照明控制系统要构成一个闭环系统，总体框 如下图所示；

模拟

M C U

开关传 感 器

数字被

测 对 象

处 理

AD

显 示

按键

D A

L E D 照明系统

光强 采集

调 理

调 理

A D

M C U

显 示

按键

四：系统测试与分析

1测试方法：

（1）LCD1602的显示：通过程序植入使LCD1602初始化、写指令、写数据、忙检测等几个指令使液晶屏显示目标字符，如“A”，从而验证液晶屏硬件电路的正确性以及液晶显示程序的正确与否。

（2）TLC1543 A/D转换电路：模拟量向数字量的转换，同时在液晶屏上显示当前模拟量的具体值。如:ad1543（unsiged char port）附初值从而得到一个具体数值在液晶屏上显示，通过万用表测量输入模拟量数值，与液晶屏显示数值差距，判断该段子程序是否正确。

（3）TLC5615 D/A转换电路：数字量向模拟量的转换，同时在控制灯的亮度，实现智能控制的目的。如: TLC1543（unsiged char port）附初值从而得到一个具体数值通过TLC1543的7脚输出具体的电压，通过万用表测量输出模拟量数值，或与LED灯的亮暗进行对比，判断该段子程序是否可行。

（4）按键测试：通过显示屏观察，按切换键是否能显示自动、手动之间的转化，来判断自动手动之间的转化硬件，软件电路的正确性。当切换到手动状态时，通过按加减键观察显示屏电流的增减情况，同时观察灯的明暗状态，判断按键电路的可行性。

2各种电路细图:

(1）TLC1543 A/D

转换电路

（2）LED 照明电路部分

D1

LED

3

2

1

8

4

U1:A

LM358

Q1

NPN

R1

10k

R2

10k

D2

LED

D3

LED

D4

LED

D5

LED

D6

LED

D7

LED

D8

LED

D9

LED

D10

LED

D11

LED

D12

LED

+12

+12

（3）TLC5615 D/A 转换电路

（4

）按键部分

（5

）显示部分

5、软件设计：

软件设计主流程图

端口初始化

读 按 键

显示 当前状态

结束

开始

五．总结

1.自动状态：当阳光强时，单片机控制LED输出电流为0mA，灯不亮；当晚上光线弱时，单片机控制LED输出电流为50mA，灯自动点亮，满足设计要求，且具有普片性。

2.手动状态：无论是强光还是弱光线情况下，当按下S1切换到手动状态时灯都亮，且每按一下S2时，电流增加1mA,电流最大为50mA，每按一下S1时，电流减小1mA，电流最小为0，满足设计要求，且具有普片性。

3.实验中发现LED灯始终不亮，开始逐一排查：

（1）检查单片机输出，无任何问题。

（2）检查TLC1543基准电压是否正常。

（3）遮住光敏电阻，检查TLC1543输出电压，发现有电压改变。（4）检查TLC5615是否有电压输出，经查有 2.5V电压输出。（5）检查LED灯是否损坏还是线路连接错误，发现线路连接有误，导致灯不亮。

（6）线路改正后，故障消除。

4.经过理论上的研究和现实实验的制作，其意义重大:

(1)单片机控制LED驱动发光，不仅很节能，而且效率很高。

(2)LED智能控制系统可以应用在路灯，可以减少人员的管理力度，很方便。

(3)LED灯具很环保，是未来发光灯具的主流方向。

(4)该系统可再添加声控系统，实现声控、延时电路，对其节能更具意义；或者通过光电耦合器来实现真正意义上的生活照明。

六．附录

LED照明系统手动或自动互换的程序

#include #include sbit RS=P1^0;

sbit RW=P1^1;

sbit E=P1^2;

sbit SDO=P1^5;

sbit ADDR=P1^4;

sbit CS=P1^6; sbitCLK=P1^3 sbit SCLK=P3^1 ;

sbit SC=P3^0;

sbit DIN=P3^2;

sbit S1=P2^0;

sbit S2=P2^1;

sbit S3=P2^2;

Unsigned char string[12]={0x59,0x69,0x6e, 0x67,0x64,0x69,0x61,0x6e,0x

30,0x39,0x30,0x32},name[3]= {0x53,0x48};

void str(unsigned char flag,unsigned char a[]); unsigned char d[4];

unsigned char b[5];

unsigned char key();

unsigned int u=0;

unsigned char k=0;

void manual();

void xianshi(unsigned int f);

void autoa();

unsigned char a[1];

void wra(unsigned char dat); void wrd(unsigned char dat); void da5615(unsigned int i); unsigned int ad1543(unsigned char port);

void busy();

void delay();

void init();

main()

{unsigned int i,j;

init();

while(1)

{k=key();

if(k==10)

{i++;

}

j=i%2;

if(j==0)

{autoa();

}

else

{manual();

}}}

void wra(unsigned char dat) {

//busy();

RS=0;

RW=0;

E=1;

P0=dat; E=0;

delay();

}

void wrd(unsigned char dat) {

//busy();

RS=1;

RW=0;

E=1;

P0=dat;

E=0;

delay();

}

void busy()

{RS=0;

RW=1;

E=1;

while(1)

{if(P0^7==1);

}}

void delay()

{int b;

for(b=0;b<=100;b++)

{;}

}

void init()

{wra(0x38);

wra(0x0c);

wra(0x01);

wra(0x06);

}

void str(unsigned char flag,unsigned char a[]) {unsigned char i;

if(flag==1)

{for(i=0;i<6;i++)

{wra(0x80+i);

wrd(a[i]);

}

}

if(flag==2)

{for(i=0;i<4;i++)

{wra(0x88+i);

wrd(a[i]);

}}

}

unsigned int ad1543(unsigned char port)

{unsigned char i;

unsigned int ad=0;

CS=0;

CLK=0;

port=port<<4;

for(i=0;i<4;i++)

{ADDR=(bit)(port&0x80);

port=port<<1;

CLK=1;

CLK=0;

}

for(i=0;i<6;i++)

{CLK=1;

CLK=0;

}

CS=1;

for(i=0;i<20;i++)

_nop_();

CS=0;

for(i=0;i<10;i++)

{CLK=1;

ad=ad<<1;

if(SDO==1)

ad=ad+0x01;

CLK=0;

}

CS=1;

return(ad);

}

void da5615(unsigned int i) {unsigned char j;

i=i<<6;

SC=0;

SCLK=0;

for(j=0;j<12;j++)

{DIN=(bit)(i&0x8000);

SCLK=1;

SCLK=0;

i=i<<1;

}

SC=1;

SCLK=1;

}

unsigned char key() {unsigned char f,n,m;

f=P2&0x07;

if(f!=0x07)

{delay();

f=P2&0x07;

if(f!=0x07)

{n=f;

do

{f=P2&0x07;

}

while(f!=0x07);

switch(n)

{

case 0x06:m=10;break;

case 0x05:m=20;break;

case 0x03:m=30;break;

default:m=0;break;

}}}

return m;

}

void autoa()

{unsigned int f;

unsigned char name[6]={0x41,0x75,0x74, 0x6f,' ',' '},b[4]={0x35,0x30,0x6d,0x4 1},a[4]={0x30,0x6d,0x41,' '};

f=ad1543(0);

if(f<410)

{da5615(1023);

str(1,name);

str(2,b);

delay(); }

else {da5615(0); str(1,name); str(2,a); delay(); }} void manual() {unsigned char c[6]={0x4d,0x61,0x6e,0x75,0x61,0x6c} ; str(1,c); da5615(u); xianshi(u); if(k==20) {if(u<1003) {u=u+21;} da5615(u); } if(k==30) {if(u>20) {u=u-21;}

da5615(u); } } void xianshi(unsigned int f) {unsigned cha r d[4]; f=(unsigned int)(f*50.0/1024); d[0]=f/10+0x30; d[1]=f%10+0x30; d[2]=0x6d; d[3]=0x41; str(2,d); } LED 照明系统手动或自动互换的连接图

总体框图图纸：

r s rs

r w rw e

e

D 714

D 613D 512D 411D 310D 29D 18D 07

E 6R W 5R S 4V S S 1V D D 2V E E

3

LCD1

LM016L

XTAL2

18

XTAL1

19

ALE 30EA

31

PSEN 29RST

9

P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD

17

P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1

AT89C51

23456789

1RP1

10K

AIN12AIN23AIN34AIN45AIN56AIN67AIN78AIN89AIN911AIN1012REF+14REF-13

AIN01SDO 16ADDR 17CS 15EOC

19

CLK 18U2

TLC1543

+2.5v

SCLK 2CS 3DIN 1DOUT

4

OUT 7REFIN

6

U3

TLC5615C(L)D

U3(OUT)V=0.00034

+2.5v

RV1

1k

+2.5v

智能LE照D明

系统

班级：应用电子0902 组员：陈威范安保制作日期：2011.05.12

智能LED照明控制系统