基于单片机的LED智能照明系统

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1、ELECTRONICSWORLD・技术交流基于单片机的LED智能照明系统厦门大学物理与科学技术学院曹文越【摘要】本文在总结了前人LED的基础上，利用单片机智能控制的方法研究智能LED的设计和制备，利用色度学三基色配色原理，通过更改三基色LED的电流大小实现整体LED系统的调光和调色，系统可实现亮度20%～100%的调节，实现全彩调节，满足人们的多样化照明需求；同时可通过手机APP利用红外技术实现LED的无线遥控，时照明系统更加方便智能。【关键词】智能照明；LED调光；PWM技术；RGB要PWM的频率足够高，人眼感觉到的就是LED在整个周期内的1.引言平均亮度，即可以用PWM的占空比来控制L

2、ED的亮度变化。LED光源以其高亮度低能耗的特点，广泛应用于各种照明3.系统方案设计场所，近年来LED技术快速发展，照明系统功能不断完善。随着社会的发展人们对照明的要求越来越高，特别是在家居方3.1单片机选择面，传统灯具已经不能满足人们对照明的需求，智能化照明成单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力为发展的方向。本文旨在基于单片机及RGB调光技术设计一套强、扩展灵活和使用方便等优点，在各个领域内得到了越来越低成本的调光调色照明系统，以满足人们不同的照明需求。广泛的应用。在众多单片机种类中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性价比，迅速占领了2.系统简

3、介及工作原理工业测控和自动化工程应用的主要市场。STC89C52RC是采用8051核的在系统可编程芯片，器件兼容标准MCS-51指令系统及2.1系统简介80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash本文设计的系统可以实现LED光源色温、亮度等参数的调存储单元，具有在系统可编程(ISP)特性。STC89C52RC系列单节以及无线控制功能。系统接收并处理无线控制设备发出的控片机是高速/低功耗的新一代8051单片机，具有全新的指令集制信号，并根据处理结果驱动相应的电路实现照明调节。整个结构,内部集成MAX810专用复位电路。调光系统的原理框图如图1所示。3.2无线发射模块红

4、外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著特点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用。红外遥控利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，整体系统包括发送端和接收端。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉图1系统原理框图转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行[1][3]系统由无线发射模块、控制模块以及LED模块构成，其解调，还原为二进制数字信号后输出。与蓝牙、zigbee技术等中无线通信利用无线发射模块向控制模块发射控制信号；单片控制方法相比，红外技术具有控

5、制简单、实施方便、传输可靠机作为控制模块接收有效的控制信号并对信号进行数据处理，性高等特点广泛应用于各种近距离通信的场合。向LED模块输送相应的PWM信号及开关控制信号；LED模块由系统中信号发射由带红外发射模块的智能手机实现。利用LED控制电路和LED灯组构成，控制电路根据接收到的PWM信手机红外控制APP，可以通过手机实现不同控制信号的发射；号及开关控制信号改变LED灯组的运行状态，从而实现整体照此外，如今家居电器控制基本以红外控制为主，将不同的控制明系统的颜色、亮度等因素的调节。码编入APP中，可以在控制LED灯之外，实现对家庭中大部分2.2PWM驱动原理电器的控制，使家居生活更加智

6、能化。PWM是一种周期恒定而高低电平的占空比可以调制的方3.3LED调光调色方案波信号，当输出脉冲周期一定时，占空比越大，输出的有效电研究表明，照明环境对人的生理和心理都有明显的影响。为压就越大，所驱动负载的平均功率就越大。如图2所示，当电了满足不同照明需求，光色度动态可调的LED光源成为当前LED源电压VCC不变时，改变占空比即T1/(T1+T2)的值，就可以照明光源的研究热点。调光调色是实现智能照明的基础。在家居[2]改变输出电压的平均值，这就是PWM的工作原理。照明中，照明需求大致分为日常白光照明及全彩照明两种。3.3.1日常白光照明研究表明，照明环境的光源色温对人体昼夜节律和环境温

7、度变化时的体温调节和热平衡都起着一定的作用，如今人们对日常的白光照明也有着不同的需求。本着方便、经济的原则，本设计图2PWM信号采用确定色温的暖白色LED和冷白色LED同时构成白光照明系统[4]由上述原理可知，用PWM控制LED时，LED发光并不是连，实现暖白至冷白间的色温调节，足以满足日常的家居照明。续的，而是在快速的闪烁。但是由于人眼具有视觉惰性，即视觉3.3.2RGB全彩照明的停留，当PWM的频率达到一定值后，人眼