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AVR单片机在LED遥控照明中的应用

2011-01-27 11:04
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  引言

  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。

  1 LED照明灯控制系统原理

  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。

  

  2 系统硬件设计

  2.1 控制器

  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。

  2.2 红外接收模块

  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。

  

  2.3 LED驱动模块

  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:

  

  本方案中L1实际使用1 mH。

  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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