基于pic微控制器的led驱动控制电路设计毕业论文

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1、基于PIC微控制器的LED驱动控制电路设计1引言　　led作为一种供电电压低，功耗小，寿命长，无辐射的新型光源，应用领域日益扩大，成为固态照明的关键光源。许多固态照明应用常采用智能控制电路系统来驱动LED以履行各种功能和任务，譬如为确保流经LED的电流不受供电电压波动的影响维持恒定，从而使LED的亮度无明显变化的亮度调节就是控制电路系统的任务之一。亮度调节涉及电流调整与调光控制。控制电路系统的另一任务是失效识别。因LED具有很强的温度相关性，大多失效又与温度有关，故控制电路系统应能履行温度补偿。此外，通过硬件选择

2、以适应不同亮度LED组合的驱动也极必要。一块芯片上可集成全部必要硬件功能的PIC微控制器，由于价格低廉，时钟频率高达20MHz，功耗极低和工作温度范围宽等特点，非常适合作LED的驱动控制电路。本文即讨论以PIC微控制器为控制单元设计LED驱动控制电路的一些考虑。 　　2PIC微控制器　　PIC即可编程中断控制器（ProgrammableInterruptController），一类可利用电或紫外光擦除与重写的多功能集成器件。图1为微芯（Microchip）公司PIC微控制器典型的功能框图。　　2 LED配置   

3、图2为以每个LED一个电阻构成的LED列阵连接。图中每个LED拥有各自的电阻，这些电阻可作调节二极管电流的基准电阻用。　　譬如，若某个LED失效，则非串联情况下的其余LED仍继续运作，但由于总电流可在剩余的三条通路中分配，故失效将导致并联二极管中的电流增多，引起亮度的不均匀分布，不过亮度的损失根本上可由与失效器件同一通路中其余LED的电流增加得到补偿。　　4驱动器的控制功能　　4.1调光　　调光是驱动器控制最基本的功能，通过调光产生不同的LED亮度等级。采用脉宽调制（PWM：pulsewidthmodulatio

4、n）是解决调光的简单办法。PWM信号实际上就是周期切换直流电压的通断，故利用微处理器内置的PWM模块即可方便设定和控制PWM信号。如果周期维持不便，亮度则可以利用脉冲的持续长度，即占空比D来调节。采用PWM信号的优点是可以保持峰值电流恒定，从而可以防止由于峰值电流升高产生如诸如InGaN器件中波长移位之类的负作用。4.2电流调整 　　驱动器控制的第二个功能是应使LED的亮度保持不变。为保证LED亮度不变，则流经LED的电流必须恒定。这就要求各单个LED流经的电流都是确定的。为测定流经二极管的电流，每个二极管都要采

5、用串联电阻。通过测量电阻两端的电压可测出电阻流经的电流，因此便可确定流经LED的电流。电压测量由PIC中电压高达5V，并可与恒定基准电压比较的A/D模块执行。但A/D模块不能直接连接到串联电阻两端，一方面这是因为电压的电平可能远高于5V，另外，就是PWM信号必须首先转换成直流信号。经过2次测量和随后的相减会产生双倍测量误差。建议采用图3所示消除双倍测量误差问题的电流测量电路。　　采用该电路时，凡正输入电压与U1相接，负输入电压与U2相接。图中U1和U2信号由RC元件转换成直流信号再与运放连接。运放可利用各种电阻配

6、置成减法器。就该电路而言，U1的直流电压将从U2减去，A/D模块测得的就是其差。这能使控制器对电流的变化做出反应。由于运算放大器具有非常高的输入阻抗，故系统不会受测量电路影响。　　4.3温度测量　　然而由于受温度的影响，即使电流不变，亮度也会变化。图4所示即亮度与温度的相互关系：　　为在整个极端温度范围内维持亮度恒定，必须采用温度补偿。考虑到环境温度的测量应尽可能低廉，对二极管而言，补偿精度要求不高，容差5°C已经足够。下面给出两种可能的温度测量方法：　　4.3.1采用温度相关型电阻进行温度测量　　首先选一个温度

7、相关型电阻与一个温度不相关电阻串联。通过A/D模块测量电压，温度便能确定，控制器即可作出相应反应。该法的缺点是必须在PIC中以数值表形式保存电阻的响应曲线。　　4.3.2利用门限定时器测量温度　　该法利用了PIC门限定时器模块的阻碍作用。门限定时器模块由受内部RC振荡器调节的8位定时器组成。通常，定时器在后台运行且常被微处理器重置，如果控制器因差错或陷进死循环。就能重新回到设定状态。但所用RC振荡器应与温度相关。如采用外部温度补偿的时钟发生器，则可通过比较两个时钟发生器来确定温度。利用门限定时器测量温度不需要外部

8、元件，只是PIC制造商不能保证门限定时器的温度相关性。　　4.4故障识别　　当然，LED不工作时，亮度调节就没有用处。下面介绍一种检测阵列中单个LED对总故障贡献的方法。故障识别可以采用以前用于检测电流的电路。LED总的故障就是导致通道中断，因此造成串联电阻无电流通过。由于昂贵的元件费用和所涉及装备的限制，自然不可能对每个二极管都添加电流检测电路。该问题此处采用了能使每个