LED频闪照明控制器.docx

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1、西安文理学院机械与材料工程学院课程设计报告专业班级2012级自动化1班课程LED频闪照明控制器课程设计题目LED频闪照明控制器学号学生姓名指导教师2015年12月LED频闪照明控制器的设计方案一.设计要求1.本设计的闪烁LED灯控制器，可使小灯间隔闪烁；2.功率大约30W（可调）；3.周期大于0.5秒（可调）；4.频率小于2赫兹（可调）；5.频闪时间小于40毫秒；6.可显示周期，频率；7.电源9-12V二.设计方案1.在用户角度，设计控制器的功能界面LED接口周期频率显示输出开关闪烁周期频闪时间电源开关闪烁周期频闪时间图说

2、明：（1）出于用户的角度考虑，为了更方便的操作，故设计一个电源开关，使接入LED灯后，即可开始工作。（2）为了用户方便调节LED灯的频闪时间和闪烁周期，设置两个调节旋钮，通过旋转频闪时间旋钮便可实现对灯闪烁频率的调节，旋转闪烁周期旋钮可实现灯闪烁周期的调节。（3）为了用户方便的看到调节的参数，故设计两个LED小灯（作为指示灯）和一个显示屏，当周期灯亮时，屏幕显示LED小灯闪烁周期；当频率灯亮时，屏幕显示LED小灯闪烁频率，两个参数交替显示时间为3秒。（4）按用户需求，LED灯的开关需要是可控的，故设计一个开关控制LED灯的

3、亮灭。2．根据上述设计的需求，从用户角度考虑，设计以下模块（1）CPU模块：为了满足实际应用对实用性的要求，实现现场数据采集和信号输出，作为该设计核心，可实现人机界面的交互操作和显示。（2）电源模块：为了实际设计集成电路和LED等的供电，电源模块必不可少。（3）显示模块：从用户角度考虑，方便用户对操作变化而引起的LED闪烁时长周期频率变化进行观察与记录，故设计此模块。（4）驱动模块：对LED灯的亮度要求决定了，需要一个驱动模块保证LED灯的亮度。（5）周期频率输入模块：根据上述设计，需要对LED灯的闪烁时间与周期时间可控故

4、需要此模块。3.根据以上的设计要求模块，故有具体电路原理框图显示电源模块驱动模块CPU周期频率输入模块输入图1电路原理框图针对各模块的详细解释:CPU模块：作为设计的核心元器件，单片机的选择有多个选择，但出于设计方案的复杂程度，需要2至3个定时／计数器，DA转换器PWM输出等一系列模拟电路功能，在简单易行的条件下，故选用ARduino开发板。电源模块：出于对安全经济,简单便捷的角度考虑，故选用ARduino开发板上的USB供电方式。显示模块：根据课程设计要求，输出要求PWM方式，需要显示两位数字百分比0~20%，故选择二个

5、1位共阳极数码管。驱动模块：因为单片机的输出电流较低，对LED灯的亮度有较大影响，故选择MOS管驱动LED灯。周期频率输入模块：基于设计要求，有按键或旋转式电位器等多种输入方式，出于简单调节速度快考虑，就选择了旋转式电位器。4.需用器材汇总：开发板1个（ARduino开发板）,1位共阳极数码管2个,旋转式电位计2个，LED灯3个，220V电阻3个，导线若干三.电路实现1.本设计对频率精度要求不高，故频率显示采用2个1位共阳极数码管，占用ARduino10个输入输出端口．原理图如下：2.Arduino开发板有模拟值读取的功能

6、，analogRead();语句就可以读出模拟口的值，ArduinoUNO控制器是10位的A/D采集，所以读取的模拟值范围是0-1023。我们在voidsetup()里面设置波特率，显示数值属于Arduino与PC机通信，所以Arduino的波特率应与PC机软件设置的相同才能显示正确的数值，否则将会显示乱码或者不显示。在Arduino软件的串口工具监视窗口右下角有一个可以设置波特率的按钮，选中与程序中设置的波特率语句相同的波特率，Serial.begin();括号中为波特率的值。故使用电位计输入Arduino板用于调节LE

7、D亮度和闪烁周期。电路图如下：3.由于LED都是以恒定的电流导通，故本设计采用PWM恒流调光，并且可以实现周期频率可调的要求.4.由于Arduino开发板输出的电流很小，要驱动30W的LED灯，需要增加一个MOS管驱动电路来驱动。原理图如下：5.Ardino（微控制器）是本电路的核心，承担脉冲输出、频率显示与调节的工作．使用单片机进行脉冲发生和频率控制，可使频率的控制精度大大提高，且易于频率数值的准确显示和步进调节．6.LED元件要与设计的功率驱动器相匹配，该电路选用的白光LED的参量如下：电压为3.4～3.6Ｖ，输入电流

8、为350ｍＡ．选用６只上述参量的发光二极管，其电功率为30Ｗ．相比以气体放电灯为光源的传统频闪灯而言，使用该大功率LED可有效缩小电路体积、延长寿命，且LED发光元件的光效较高（上述ＬＥＤ光效约为40ｌｍ／Ｗ），可有效降低能耗.7.Arduino控制器上有6个PWM接口：分别是数字接口3、5、6、9、1