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基于AVR的LED照明灯控制系统设计

时间:基于AVR的LED照明灯控制系统设计

  LED照明已经进入了家庭用户,与传统的照明设备(如白炽灯、荧光灯)相比,具有光源单色纯度高、色彩多样、效率高、光强度可调等优点。针对传统照明亮度不易调节、开关位置固定的问题,本文基于AVR单片机设计了一种LED遥控照明系统,提出了LED照明灯的驱动与亮度调节的方法。

  系统原理图如图1所示。当红外接收器接收到红外遥控信号时,通过外部中断将AVR单片机从休眠模式中唤醒;AVR单片机开始解析红外信号,如果与系统地址匹配,则将根据解析到的命令改变LED恒流源驱动的输入,从而改变LED灯的状态。

  控制器采用AVR单片机ATmega8。ATmega8是Atmel公司在2002年推出的一款AVR单片机,采用小引脚封装。ATmega8内部集成 8 KB的可编程F1ash、512字节EEPROM和1KB内部SRAM;3个PWM通道,可实现任意小于16位、相位和频率可调的PWM脉宽调制输出;1 个可编程的串行USART接口,支持同步、异步以及多机通信自动地址识别;5种省电模式。本系统中,控制器ATmega8的主要作用为:解析红外信号,对 LED驱动器进行控制。

  红外接收模块主要器件采用IRM- 2368V,常用于家庭DVD、电视、空调等家电的遥控中。IRM-2368V具有以下特点:工作电压为2.4~6 V;灵敏度高,抗干扰能力强;能直接将遥控信号从载波中提取出来,输出匹配TTL、CMOS电平,可与单片机直接接口;遥控距离可达12m。图2为红外接收模块原理图。其中PD2复用为ATmega8的外部中断INTO,电源部分使用系统的5 V供电。

  LED驱动模块采用HV9910集成芯片。它具有如下特点:高能效超过90%;8~450 V的宽电压输入;输出电流从几mA到1A可调;能驱动多达百个LED灯;PWM调节电流。图3是LED恒流源驱动原理图,该驱动电路为典型buck- boost转化器设计。驱动器中输入电源电压Vin=12V,驱动3~6个3 50mA高亮度LED灯。

  HV9910工作时,内部振荡频率fosc由引脚Rosc上的电阻决定。本设计中Rosc取470 kΩ,将MOSFET管Q1的gate端开关频率设定为50kHz。R osc与fosc满足以下关系式(Rosc的单位是kΩ):

  每个LED灯工作时压降约为3 V,当有3只LED灯串联在输出端时,驱动器输出电压Vled=91 V。可得LED满电流工作时Q1管的控制信号占空比D为:

  Q1的导通时间Ton=D/fosc=8.6μs,输出电流Iled=350 mA,谐波电流抑制在30%以内,则可由下式得出电感L1的值:

  R1上的反馈电压与HV9910内部比较电压250 mV相比较,若反馈电压大于250 mV,则关断Q1。由谐波电流关系式可求出R1:

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  上一篇:基于ATmega64及RTL8019AS实现工业系统远程控制的设计

  设计器件的选择本设计需要对博物馆内的情况进行大范围适时监控并采集图像数据和温度数据进行处理,因此核心器件应包括图像传感器、温度传感器和微处理器。图像传感器为了实现适时监控,要求图像传感器的数据率(转换速度)比较快、分辨率比较高,本文选用了彩色CMOS传感器LM9628。温度传感器本文采用了高精度温度传感器LM19,它具有以下主要特点:可检测的温度变化范围最大为-55℃~+130℃;温度变化呈良好的线性度;可预测的温度曲线误差。AVR高速单片处理器本文采用了ATMEGA16单片机作为核心处理器,MEGA16可外接16MHz晶振,单位时钟内可以执行一条指令,内含RAM和EEPROM,并且含8通道10位ADC

  采用了在ATmega16引脚XTAL1和XTAL2上外接由石英晶体和电容组成的谐振回路,并配合片内的OSC(Oscillator)振荡电路构成的振荡源作为系统时钟源的。更简单的电路是直接使用片内的4M的RC振荡源,这样就可以将C1、C2、R2和4M晶体省掉,引脚XTAL1和XTAL2悬空,当然此时系统时钟频率精准度不如采用外部晶体的方式,而且也易受到温度变化的影响。AVR的复位源和复位方式:复位是单片机芯片本身的硬件初始化操作,例如,单片机在上电开机时都需要复位,以便CPU以及其它内部功能部件都处于一个确定的初始状态,并从这个初始状态开始工作。AVR单片机的复位操作,其主要功能是把程序计数器PC初始化为$0000(指非BOOT

  使用一体化的红外接收头,直接就解码出来了,平时红外接收头输出的是高电平,当有红外数据的时候,就会根据发送的红外数据有相应的电平转换。大家可以随便找个遥控板,测一下红外接收波形,看看高低电平的表示,便于计数及接收步骤。这次用的遥控板的红外协议是这样的:0.6ms高电平+0.48ms低电平表示0,接收解码出来是0.6ms低电平+0.48ms高电平。0.6ms高电平+1.66ms低电平表示1,接收解码出来是0.6ms低电平+1.66ms高电平。调制38kHz,占空比1/3.遥控发送数据先是9ms高电平,4.5ms低电平,然后是两个字节的识别码,接着是一个字节的数据和一个字节的数据反码。单片机解码0和1只用计数接收到的低电平长度就行了。具体

  AVR单片机是ATMEL公司研发的增强型内置Flash的RISC精简指令集高速8位单片机,设计时吸取了8051及PIC单片机的优点,具备单时钟周期执行一条指令的能力,运行速度高达1Mips/MHz。AVR单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑),提高了指令执行速度,克服了瓶颈现象,增强了功能;同时又减少了对外设管理的开销,相对简化了硬件结构,降低了成本。AVR单片机在软/硬件开销;速度、性能和成本诸多方面取得了

  远离仪表机壳,实测结果电容效应几乎为零。从而乱码和花屏现象不再出现。2.6外部看门狗与外部时钟看门狗也称程序监视定时器。尽管 AVR单片机系统内也有该功能的设置,但在应用实践中发现当干扰严重时该功能会失效,即系统死机后单片机内部的看门狗也无法复位。故有必要在单片机外部单独设计看门狗电路。如图 5所示,由 MC4060芯片及外围电路构成一个看门狗电路。MC4060是一个带外接振荡的 14分频定时计数器,R18和 C2时间常数决定振荡频率。采用如图 5所示的参数时,该振荡频率经过 2秒左右时间后 14分频计数器将被记满,Q14由低电平变高电平经三极管 Q3构成的反相器使输出变为低电平,M16单片机被复位。程序正常运行时,会在规定的时间

  ,AVR单片机是目前最新单片机系列之一,其突出的特点在于速度高、片内硬件资源丰富等。以FPGA为核心的PLD产品,是近几年集成电路中发展最快的产品。采用FPGA芯片,可并行处理多项任务,其高速性能好(执行速度达到纳秒级),纯硬件系统的可靠性高。利用FPCA实现DDS能很好地解决专用DDS芯片的诸多缺点,他可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能,具有良好的实用性。本文结合AVR系列单片机ATmega16和采用FPGACyclone器件实现DDS的一种数字式移相信号发生器设计新方案。该方案具有灵活可变的特点,更重要的是可以和其他功能模块组合扩展为任意信号发生器。2 系统总体方案设计及实现他包括键盘按键

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