单片机控制LED过道灯设计

作为第四代照明，LED更容易进行动态控制，更容易实现智能化，在未来LED的应用中，与计算机结合，充分利用其调光的特性，进行全色温调节，建立智能化照明系统，使通用照明和情景照明有机融合将成为大势所趋。

智能照明技术的发展可以使LED照明更加省电、节能，在特定的时间为特定的地点提供最舒适和高效的照明，提高照明环境质量。智能化LED照明是使照明进一步走向绿色和可持续发展的重要手段。智能化与照明技术的结合，为LED应用构筑了充分的技术平台，这里设计的智能LED过道灯就是一种尝试。

1.控制方案设计

利用光敏电阻检测室内光线的强弱，被动热释红外探测器可探测人体的特征，传感器将检测数据传送给控制核心--单片机，根据处理结果去控制照明设备的开启关闭和照度。图6-11所示为智能照明控制方案原理框图。

图6-11　智能照明控制方案原理框图

该系统主要由三部分组成：传感器部分控制器部分系统及LED驱动电路与照明

1.系统硬件设计

①被动式热释电红外探测器

被动式热释电红外探测器有以下三个关键元件：

菲涅尔滤光晶片，它通过截止波长为8～12μm的滤光晶片，起带通滤波器的作用，使环境的干扰受到明显的控制。

菲涅尔透镜，聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在热释电红外传感器上；其第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器就能产生变化的电信号。

热释电红外传感器，将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。

人体都有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线来进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤波片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通过采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生电平的变化。

根据此原理应用性能稳定的红外模块，当有人走动时模块输出3.3V电压，没人时为低电平。模块有可调的延时，最多可达到18s。

②环境亮度传感模块(www.xing528.com)

环境亮度传感模块的核心器件是光敏电阻。光敏电阻利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻小，入射光弱，电阻增大光敏电阻器一般用于光的测量控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。

③单片机控制模块

STC12C5628AD系列单片机是宏晶科技公司生产的单时钟/机器周期（IT）的单片机，是高速低功耗超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8～12倍，内部集成MAX810专用复位电路。4路PWM、8路高速10位AD转换，针对电机控制和强干扰场合控制原理模块电路图如图6-12所示。

图6-12　控制原理模块图

选择这个型号的单片机主要考虑到具有PWM和A/D转换的作用，使得外围电路得到了大大的简化，同时产生的PWM信号可直接与驱动芯片相连，使得这个系统的成本降低了很多。由于采用的是PWM调光的方式，为了减少不必要的外围电路，选择的驱动芯片可直接由DIM引脚输入PWM方波。

④LED驱动模块

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的显著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引脚，使得LM3407成为精密功率LED驱动器或者恒流源的理想器件，LED典型驱动电路如图6-13所示。

图6-13　LM3407典型驱动电路

3.软件设计

本程序采用模块化设计思想，以主程序为核心设置了两个功能模块子程序，使一些功能在子程序中实现，简化了设计结构。运行过程中通过主程序调用各功能模块子程序。

该系统有两个功能模块：一是A/D转换模块；二是PWM产生模块。在主函数直接调用即可，大大简化了设计结构。其系统的流程图如图6-14所示。

该系统有很好的节能和改善照明环境的效果，既消除了居民楼道声控灯的扰民问题，又解决了及时关灯节省能源的问题。该系统结构简单，实用性强，适用于公寓、楼道、卫生间等的照明，可达到很好的照

图6-14　程序流程图