智能调光led灯

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1、-2014年湖北省电子设计大赛暑期培训智能调光LED台灯第六组组员：张建勋，甘杰，原子桢指导老师：邵建设，谢伟.---摘要本智能调光LED台灯有自动和手动两种模式可以选择，自动模式下，LED灯可以通过环境光线的强弱来改变亮度；手动模式下，有三级档位可以选择，产生三种模式的亮度，并可在液晶屏上进行显示。采用TI公司的电源芯片TPS40210DGQR作为LED灯的供电芯片，电源采用直流稳压电源的12V输出，通过MSP430F5438A单片机输出PWM来控制LED灯亮度，通过ADC12模块进行AD转换，利用G12864显示屏实时显示当前的模式以

2、及亮度。选用TTP224触摸芯片来选择档位和模式，最终可实现LED灯的智能控制。关键词：TPS40210；PWM；AD转换；TTP224.---目录目录31方案设计及论证41.1电源芯片的选择41.2显示屏的选择42理论分析与计算52.1电路分析52.2功率及PWM的调整53单元电路设计与计算53.1电源部分53.2LED驱动部分63.2.1电路参数的计算74程序设计104.1单片机控制及扩展模块104.2程序流程图104.3程序105系统测试115.1测试波形115.2问题测试及误差分析116结论137参考文献13附录14.---1方案

3、设计及论证1.1方案总体设计从实际出发，智能LED台灯采用直流稳压电源供电，LED功率可能较大，所以需要升压芯片来升压。可以通过单片机产生PWM来控制LED灯的亮度，再由触摸屏选择模式和档位，液晶屏可以实时显示当前模式和光强。系统框图如下：1.2电源芯片的选择方案一：采用TI公司推荐电源芯片TPS40210DGQR优点：TPS40210是宽输入电压（4.5-52V）电流模式异步升压控制器。具有可编程软启动特性，带自动重启的过流保护和可编程的振荡频率。可以用于LED照明、电池电源系统中，带使能端，方便单片机控制。缺点：价格较贵，芯片引脚小，

4、不容易焊接。方案二：采用TI公司推荐电源芯片TPS7A4001DGNR优点：TPS7A4001DGNR是降压线性电源，具有7V~100V输入范围。单输出低压差线性电压调整器，输出电压1.175V~90V，带使能端，可以用于LED照明电源中。缺点：同样是TI公司芯片，价格昂贵，且由于是降压芯片，输入电压不容易设计。方案三：采用PT4115电源驱动芯片优点：集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平，性价比有优势。缺点：没有过流保护，DIM引脚复用可能导致控制精度不够。总结：综上所述，由于TPS40210DGQ是升压电源芯片，具有宽电压的输入

5、范围，输入电压容易调节，且具有过流保护功能，使能端方便单片机控制，因此采用方案一。1.3显示屏的选择方案一：选用G12864液晶屏.---优点：可显示中文字符，显示范围较宽。缺点：只能依靠背光显示。方案二：选用LCD1602液晶屏优点：字符型液晶，可以显示字符。缺点：不能显示中文。2理论分析与计算2.1电路分析由于TPS40210芯片具有使能端和PWM输入口，因此可以用单片机来控制输出电流的平均大小。TPS40210输出电流是一个恒流700mA，恒流状态下，LED灯不会产生色差。通过PWM对电流进行调整，一段时间内关闭电流，从而改变LED

6、灯的亮度，实现了多档调光。在自动模式下,选用了较大阻值光敏电阻，通过与另外一个电阻串联，由串联分压的原理，可以得到在分压电阻上的电压，从而可以推得光敏电阻上的电压，送到单片机进行AD转换，以实现自动调光。2.2功率及PWM的调整虽然TPS40210DGQR具有宽电压输入特性，但较低的电压输入较高的负载会给芯片带来很大压力，容易烧坏芯片，因此采用12V输入。LED灯的输出功率需要达到1W以上，所以选用了10颗LED，输出功率达到了10W，在实验过程中发现，不同的输入PWM频率会造成LED灯闪烁。通过TPS40210的数据手册可以看到，COM

7、P引脚是TPS40210芯片的误差放大器的输出，在COMP引脚和FB引脚之间会形成一个环路补偿网络，而原理图外部同样外接了一个反馈回路，输入的信号会和COMP引脚的信号相与，最终形成的信号送给TPS40210。在用示波器观察时，发现COMP引脚的输出波形达到了33KHz（图1COMP口波形）。而PWM输入频率不应超过COMP口的20％。因此，单片机产生的PWM频率也达到了30KHz，由于波形一致，相与得到的结果可以送给芯片使其驱动LED。.---图1COMP口波形3单元电路设计与计算3.1电源部分智能LED台灯的驱动电源我们采用直流稳压电

8、源。直流稳压电源是以220V工频电压供电，通过变压器降压，二极管整流，电容滤波，三端稳压器件进行稳压，从而产生±12V，±9V，±5V六个输出。二极管我们采用1N4001二极管，三端稳压器件分