《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AVR單片機(jī)在LED遙控照明中的應(yīng)用
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摘要: 本方案利用紅外遙控較好地實(shí)現(xiàn)了家用LED照明調(diào)光控制,。ATmega8與紅外遙控遠(yuǎn)距離控制的優(yōu)勢還可以得到進(jìn)一步的發(fā)揮:ATmega8的3個(gè)定時(shí)器可配置為3路PWM輸出,,即可以控制3串LED燈,可以為多色LED照明與裝飾照明提供支持;ATmega8強(qiáng)大的處理能力也可以為個(gè)性化的照明方案提供強(qiáng)大的支持,;紅外收發(fā)系統(tǒng)除了能發(fā)送控制信號外,,還能將燈光控制方案傳輸給ATmega8,,系統(tǒng)將可以自由地更換個(gè)性化的照明方案,。
關(guān)鍵詞: avr AVR單片機(jī) LED 照明 ATMEGA8
Abstract:
Key words :

摘要:基于AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種LED遙控照明系統(tǒng),給出了紅外接收模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)方法,,以及軟件程序流程,。經(jīng)測試,該方案可行,,具有一定的應(yīng)用價(jià)值,。
 

引言
    LED照明已經(jīng)進(jìn)入了家庭用戶,與傳統(tǒng)的照明設(shè)備(如白熾燈、熒光燈)相比,,具有光源單色純度高,、色彩多樣、效率高,、光強(qiáng)度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),。針對傳統(tǒng)照明亮度不易調(diào)節(jié)、開關(guān)位置固定的問題,,本文基于AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種LED遙控照明系統(tǒng),,提出了LED照明燈的驅(qū)動(dòng)與亮度調(diào)節(jié)的方法。

1 LED照明燈控制系統(tǒng)原理
    系統(tǒng)原理圖如圖1所示,。當(dāng)紅外接收器接收到紅外遙控信號時(shí),,通過外部中斷將AVR單片機(jī)從休眠模式中喚醒;AVR單片機(jī)開始解析紅外信號,,如果與系統(tǒng)地址匹配,,則將根據(jù)解析到的命令改變LED恒流源驅(qū)動(dòng)的輸入,從而改變LED燈的狀態(tài),。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 控制器

    控制器采用AVR單片機(jī)ATmega8,。ATmega8是Atmel公司在2002年推出的一款A(yù)VR單片機(jī),采用小引腳封裝,。ATmega8內(nèi)部集成8 KB的可編程F1ash,、512字節(jié)EEPROM和1KB內(nèi)部SRAM;3個(gè)PWM通道,,可實(shí)現(xiàn)任意小于16位,、相位和頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出;1個(gè)可編程的串行USART接口,,支持同步,、異步以及多機(jī)通信自動(dòng)地址識別,;5種省電模式,。本系統(tǒng)中,控制器ATmega8的主要作用為:解析紅外信號,,對LED驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制,。
2.2 紅外接收模塊
    紅外接收模塊主要器件采用IRM-2368V,常用于家庭DVD,、電視,、空調(diào)等家電的遙控中。IRM-2368V具有以下特點(diǎn):工作電壓為2.4~6 V,;靈敏度高,,抗干擾能力強(qiáng);能直接將遙控信號從載波中提取出來,輸出匹配TTL,、CMOS電平,,可與單片機(jī)直接接口;遙控距離可達(dá)12m,。圖2為紅外接收模塊原理圖,。其中PD2復(fù)用為ATmega8的外部中斷INTO,電源部分使用系統(tǒng)的5 V供電,。

2.3 LED驅(qū)動(dòng)模塊
    LED驅(qū)動(dòng)模塊采用HV9910集成芯片,。它具有如下特點(diǎn):高能效超過90%;8~450 V的寬電壓輸入,;輸出電流從幾mA到1A可調(diào),;能驅(qū)動(dòng)多達(dá)百個(gè)LED燈;PWM調(diào)節(jié)電流,。圖3是LED恒流源驅(qū)動(dòng)原理圖,,該驅(qū)動(dòng)電路為典型buck-boost轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)器中輸入電源電壓Vin=12V,,驅(qū)動(dòng)3~6個(gè)3 50mA高亮度LED燈,。


    HV9910工作時(shí),內(nèi)部振蕩頻率fosc由引腳Rosc上的電阻決定,。本設(shè)計(jì)中Rosc取470 kΩ,,將MOSFET管Q1的gate端開關(guān)頻率設(shè)定為50kHz。R osc與fosc滿足以下關(guān)系式(Rosc的單位是kΩ):
    7d.jpg
    每個(gè)LED燈工作時(shí)壓降約為3 V,,當(dāng)有3只LED燈串聯(lián)在輸出端時(shí),,驅(qū)動(dòng)器輸出電壓Vled=91 V??傻肔ED滿電流工作時(shí)Q1管的控制信號占空比D為:
    7e.jpg
    Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton=D/fosc=8.6μs,,輸出電流Iled=350 mA,諧波電流抑制在30%以內(nèi),,則可由下式得出電感L1的值:
    7f.jpg
    本方案中L1實(shí)際使用1 mH,。
    R1上的反饋電壓與HV9910內(nèi)部比較電壓250 mV相比較,若反饋電壓大于250 mV,,則關(guān)斷Q1,。由諧波電流關(guān)系式可求出R1:
    7g.jpg

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。系統(tǒng)上電后,,首先讀取系統(tǒng)的狀態(tài)配置,,設(shè)定LED燈的工作狀態(tài);然后進(jìn)入休眠模式,,定時(shí)器依然工作在PWD狀態(tài)中,。IRM-2368V的輸出口與ATmega8的PD2口相連,,休眠狀態(tài)下該端口配置為中斷INT0;中斷喚醒后,,關(guān)閉中斷并將該端口配置為輸入端口,。

7h.jpg

4 系統(tǒng)測試
    在帶負(fù)載(LED燈)的情況下,設(shè)定的PWM占空比與負(fù)載電流的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所列,??梢钥闯觯敵鲭娏鞔笮』九cPWM信號占空比呈線性正比關(guān)系,。

結(jié)語
    本方案利用紅外遙控較好地實(shí)現(xiàn)了家用LED照明調(diào)光控制,。ATmega8與紅外遙控遠(yuǎn)距離控制的優(yōu)勢還可以得到進(jìn)一步的發(fā)揮:ATmega8的3個(gè)定時(shí)器可配置為3路PWM輸出,即可以控制3串LED燈,,可以為多色LED照明與裝飾照明提供支持,;ATmega8強(qiáng)大的處理能力也可以為個(gè)性化的照明方案提供強(qiáng)大的支持;紅外收發(fā)系統(tǒng)除了能發(fā)送控制信號外,,還能將燈光控制方案傳輸給ATmega8,,系統(tǒng)將可以自由地更換個(gè)性化的照明方案。

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