基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计.docx
- 文档编号:6202579
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:20.21KB
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计.docx
《基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计
2011年8月
第22卷第4期
照明工程
ZHAOMINGGONGCHENGXUEBAO
Aug.2011
V01.22No.4
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计
齐春辉王巍
(1.天津工业大学电子与信息工程学院,天津300160;
2.天津工业大学电气工程与自动化学院,天津300160)
摘要:
介绍了一种红外遥控LED调光系统,给出了系统的硬件组成和软件设计方法.红外遥控器发射红外信号,
STC单片机处理接收的红外信号并产生PWM信号,通过PWM信号调节LED光源的亮度.本系统方便,可靠并且
具有实用价值,适用于家居照明等.
关键词:
红外遥控;STC单片机;LED;PWM;调光
TheDesignoftheInfraredRemoteControlSystem
forUDi珊【IliIlgBasedOilMCU
QiChunhuiWangWei
(1.SchoolofElectronics&InformationEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160;
2.SchoolofElectricalEngineering&Automation,TianjinPolytechnicUniversity,死口nj/n300160)
Abstract
AinfraredremotecontrolsystemforLEDdimmingispresented.Itssystemcompositionanddesign
methodofhardwareandsoftwarearegiven.TheinfraredinformationiSsentbyaninfraredremote
controller.ASTC-MCUisusedtoprocesstheinfraredinformationandgeneratePWMsignalwhichcan
controltheintensityoftheLEDlamps.Itprovesthatthissystemisconvenient,reliableandpractical,and
suitableforhouseholdlighting.
Keywords:
infraredremotecontrol;STC—MCU;LED;PWM;dimming
1引言
红外遥控就是利用红外遥控器产生的红外线作
为空间传递遥控信息的媒介,从而实现对被控设备
的各种遥控操作,它是一种电能一光能一电能的光
控方式….红外遥控便于小型化,成本低,编码调
制方法简单,功耗低,不易引起信号串扰,因此
被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用.传统的
照明灯具采用安装在墙上的机械开关进行控制,使
用起来不太方便,而且灯的亮度不可调节.将红外
遥控用于照明控制,既解决了黑暗中摸索墙壁开关
的麻烦,又解决了房间重新布置时由于开关位置固
定所带来的烦恼.本文设计的系统采用红外遥控方
式,结合LED光源,并且可以在一定范围内任意调
节亮度,既方便又节能.
2LED调光系统方案总体设计
红外发射器发射红外控制信号,一体化红外接收解
调器接收来自红外发射器的红外信号,并对接收到
的信号进行放大,检波,整形,直到从载波上解调
出基带信号.解调器将解调出的信号传输到单片机,
单片机对信号进行解码,然后产生相应占空比的
PWM信号,PWM信号通过驱动模块调节LED灯的
亮度.图1所示为照明控制系统方案原理框图.
第22卷第4期齐春辉等:
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计51
本系统主要包括三部分:
红外发射部分,红外
接收控制部分,驱动照明部分.
I可LED’J~I
红外发射器编l
程/\
控£1广
一
体化红外
制
卜,芯卜,
接收解调器————驱动模块
片
图1照明控制系统方案原理框图
3系统硬件设计
3.1红外发射器
红外发射器的功能是完成红外控制信号的编码
与发送,由按键的识别,指令编码,信号的调制及
红外发射四部分组成.该系统选取PT2248作为构
成发送器的芯片.这种芯片最大可用作18路红外遥
控系统的编码,只需外接3×6的矩阵式按键,红外
发光二极管及其驱动电路等少量元器件便可完成编
码发送的功能.PT2248内部已集成了38kHz的红
外载波振荡及相应的数字脉码调制电路,它的编码
方式采用脉位调制(PPM),将遥控指令编码成脉
冲序列,然后再调制以高频信号,最后以红外光的
形式发送出去.其遥控指令的’1’是以占空比为
3/4的正脉冲表示,’0’则用占空比为1/4的正脉
冲表示.红外控制信号的脉冲表示图和红外发射
器电路图如图2和图3所示.
图2PT2248编码脉冲表不
3.2红外接收控制部分
3.2.1一体化红外线接收头
目前,对于进行了调制的红外线遥控信号,通
常采用一体化红外线接收头进行解调.一体化红外
线接收头将红外光电二极管(即红外接收传感器),
低噪声前置放大器,限幅器,带通滤波器,解调器,
以及整形驱动电路等集成在一起,体积小,抗干扰
图3红外发射器电路图
能力强,使用十分方便.
一
体化红外线接收头型号很多,本系统使用
HS0038,它的响应波长为0.94txm,可以接收载波
频率为38kHz的红外线遥控信号,其输出可与微处
理器直接接口,应用十分普遍.HS0038对接收到
的信号除了进行了放大,限幅,检波,直至得到遥
控指令的脉冲信号外,还对解调出的信号进行了整
形和反向输出.因此图4所示的脉冲信号才是我们
真正需要用单片机自行识别的.
1’’o
图4HS0038输出脉冲表示
3.2.2STC单片机
系统选用宏晶科技生产的STC12C5202PWM单
片机,选择这个型号的单片机主要考虑到其具有
PWM接口,使程序得到了大大的简化,而且产生的
PWM信号可直接与驱动芯片相连,使得这个系统的
成本降低很多.
接收控制部分的电路图如图5所示,单片机是
本系统的控制核心,它的主要工作是对一体化红外
接收解调器解调出的信号进行解码,然后判断红外
发射器按下的是哪个键,根据按键信息生成相应占
空比的PWM信号对LED灯进行调光.
3.2.3PWM调光方式
LED的调光方式分为模拟调光和PWM调光.
采用模拟调光技术时,只需要将白光LED的驱动电
流降至最大值的一半,就能让LED亮度减少50%,
但是这种方法会使LED色坐标偏移,并且需要采用
模拟控制信号,因此使用率一般不高,PWM调光技
52照明工程2011年8月
图5接收控制部分电路图
术时通过改变脉冲电流占空比的方法来调节白光
LED的亮度,由于每个脉冲周期内的正向电流保持
一
致,因而色坐标不会偏移,为确保PWM调光不
被人眼察觉,低频调光频率需大于100Hz,采用
PWM调光最大的优势在于,PWM恒流输出可有效
地缓解负载散热的压力,因此本系统选用PWM调
光方式.
3.3LED驱动模块
由于采用PWM调光的方式,为了减少不必要
的外围的电路,选择的驱动芯片可直接由DIM管脚
输入PWbl方波.本驱动模块选用LM3407作为驱动
芯片,电路图如图6所示.LM3407是一款集成了N
沟道功率MOS场效应管的脉冲宽度调制的浮动式降
压转换器,其设计是为提供精准的恒定电流输出,
以驱动高功率发光二极管(LED).LM3407的显着
特色是脉冲电平调制(PLM)控制方案,这一方案
在使用一个外部1%精度的电流设定厚膜电阻时,
能确保在整个输入电压和工作温度范围内恒定电流
输出精度好于10%.转换器的另一个特点是具有一
个可接收标准逻辑脉冲,控制LED阵列亮度的DIM
图6LED驱动模块电路图
恒流源的理想器件.
4软件设计
软件设计中单片机对每一位码的识别是通过计
数器对每一位码的低电平进行计数实现的,在红外
接收解调器和单片机之间增加了反相器
MC74VHC1GU04,则转换为对高电平的计数.将单
片机工作方式寄存器TMOD中GATE位设置为1,
GATE为门控制设置位,工作于门控工作方式时,
需要用指令提前对TR1置1,这样就具备了启动定
时器的条件,只要INT1引脚出现0—1的跳变,即
自动启动计数器计数,当引脚出现1—0的跳变时,
则自动停止计数器计数,计数值就是被测信号的宽
度,若计数值为a则判断为编码”0”,若计数值为
3a则判断为编码”1”.单片机每识别出一位码后都
会将其代表的信息”0”或”1”存人移位寄存器
中,当将12码都译出后,单片机按照编码规则判断
12位码所代表的信息,就能判断出被按下的是哪个
按键,然后执行对应的指令.程序流程图如图7所
示
图7主程序流程图
第22卷第4期齐春辉等:
基于单片机的红外遥控LED调光系统的设计53
(上接第49页)
6结论
由于无线通信技术可以不用固定电缆就可以在
一
个有限距离内进行传送信息,因此应用很方便.
本文提出了运用Zigbee无线通信技术进行LED调光
的系统,其中LED驱动部分采用美国国家半导体公
司的LM3409HV.在Zigbee通信部分,本文提出通
过改变通信的数据串格式就可以从单片机外围的拨
码开关进行自主定义接收部分的地址.在LED驱动
部分,所选择的LM3409HV采用的是恒关断时间
(COFT)的PWM控制方式,实验结果表明,这种
调光技术可对LED进行准确的恒流控制.整个调光
系统操作简单,方便.今后,可以通过增加路由器
或者叶节点的个数,对不同的LED串进行调光控
制,通过自定义地址,既可以对其进行统一控制,
还可以进行点对点的单独控制,是一种很有前景的
调光控制系统.
参考文献
[1]宋适,刘廷章,艾叶,许炜.基于AVR单片机的LED自
适应调光系统[J].电气自动化.2009,31
(1):
33~35
[2]王海涛,朱兆优.基于Zigbee的LED节能街灯控制系
统[J].东华理工大学.2009,32(4):
394~396
[3]PrathyushaNarra,Zinger,D.S.AneffectiveLED
[4]
[5]
[6]
dimmingapproach[C].Industryapplications
Conference,2004
NationalSemiconductorLM3409/LM3409HVPFETBuck
ControllerforHighPowerLEDDrivers[R].June12,
2009
HolleyGroup.20ZigbeeModuleHT—MDL—Z—EM一2400—
021一A—V1.3.0[R].June10,2008
HolleyGroup.AT—CommandsUser’sManual(V3.1.1b)
[R].September4,2008
沉痛悼念王大珩院士
沉痛悼念中国照明学会第一届名誉理事长王大珩院士.王大珩院士曾担任中国照明学会第一届名誉理事长,是”两弹一星功勋奖章’’获
得者,中国科学院院士,中国工程院院士,国际宇航科学院院士,着名光学家,我国近代光学工程的重要学术奠基人,开拓者和组织领导者.
2011年7月21日13时02分在北京因病逝世,享年96岁.
沉痛悼念中国照明学会名誉顾问傅立民同志
原中国轻工总会副会长,中国照明学会名誉顾问,中国照明学会第二届理事会理事长傅立民同志因病医治无效,于2011年7月4日在北
京逝世,享年75岁.
傅立民同志兼任中国照明学会第二届理事长和名誉顾问期间,认真贯彻国家政策法规,为我国照明科技事业的发展做了大量工作.他积
极促进学会作为党和国家与科技工作者之间的桥梁与纽带作用,并对学会的改革与发展给予了关心与支持.傅立民同志对照明事业所做的工
作值得我们尊敬和怀念.沉痛悼念中国照明学会名誉顾问傅立民同志.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 红外 遥控 LED 调光 系统 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)