基于PWM调光的多功能LED台灯设计
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摘 要：传统台灯功能单一、能耗大、亮度不可调等缺点。本设计的多功能LED台灯以STC89C52RC单片机为智能控制，PT4115恒流驱动，10等级PWM调光，有效保护LED灯光亮度适合，达到绿色环保，高效节能、实用可靠等目的。
关键词：STC89C52R2单片机；PWM调光；PT4115恒流驱动
LED灯具有发光效率高、耗电量低、绿色环保等优点，在照明行业中LED逐步取代传统光源。而LED的驱动应能够支持LED亮度的调节功能。而PWM调光更符合人们对LED调光精准、可调范围大、没色偏、没频闪的要求。因此，以STC89C52RC单片机为控制芯片，用PT4115恒流驱动LED，PWM调光技术等设计具有多功能的台灯以满足实际的需求。[1]
1 系统总体设计
台灯采用高亮白光LED为光源，以STC89C52RC单片机为主控芯片，由PT4115恒流驱动电路、DS1302时钟电路、DS18B20测温电路、1602液晶显示电路、蜂鸣电路、按键电路、电源电路组成。系统框图如下图所示。
模拟调光会产生色偏，本设计用PWM调光方案，通过PT4115芯片的DIM引脚加入占空比可变的PWM信号用于调小输出电流实现调光，其亮度由PWM信号的占空比决定。为了避免调光过程中LED闪烁，需设置PWM频率在120Hz以上。
将单片机定时器T0溢出中断定为1/2500秒（即400μS），每10次脉冲作为一个周期，即频率为250HZ，在每1/250秒的方波周期中，通过编程使单片机P1.1脚产生占空比可调的PWM脉冲，实现对LED台灯10级PWM调光控制；1602液晶屏实时显示年、月、日、星期、时、分、秒以及实时温度信息；闹钟功能采用扬声器声音报警，闹钟时间到，发出蜂鸣声报警，提示用户时间；用户可以通过按键电路实现对DS1302时钟参数的设置、闹钟开与关以及LED亮度调节。
2 硬件电路的设计
通过30pF瓷片电容和12MHZ的石英晶体振荡器组成时钟电路接单片机的18、19引脚；通过10uF电解电容和10K电阻组成上电复位接单片机的9引脚，20引脚接地，31、40引脚接+5V，组成单片机最小应用系统。[2]
单片机的P0口通过10K上拉电阻连接1602液晶屏的数据端口D0～D7，P2.6、P2.7分别连接1602液晶屏的E、RS端，第3引脚通过10K滑动变阻器接地，用于调节亮度。第15管脚接+5V，第16管接地。
DS1302芯片引脚X1、X2接32.768KHZ的晶振，VCC1接备用电源，防止断电能正常计时，VCC2接主电源。单片机的P1.5、P1.6、P1.7引脚分别接时钟芯片的RST、SCLK、I/O接口引脚。通过程序的读写提供年月日，时间，星期，达到显示时间日历的目的。单片机P2.4引脚控制PNP型9012三极管的通断实现对蜂鸣器声音的控制，P3.1、P3.3～P3.7分别接按键，实现日历、时间、闹钟及LED亮度的调整。
DS18B20芯片引脚1接地GND、引脚3接电源正VCC，单片机P3.0引脚通过4.7K电阻连接DS18B20芯片的信号输入输出DQ端，实现实时温度数据的采集与处理，并通过1602液晶屏实时显示。[3]
3 系统软件设计
系统主程序包括系统初始化程序（I/O口初始化、DS1302时钟芯片初始化、1602液晶屏初始化、外部中断0与定时器T0、T1初始化）、按键检测和处理程序、温度数据的读取与处理、时间数据的读取与处理、液晶显示处理、闹钟报警的判断和处理程序、PWM调光处理程序等。
按键系统由K2～K7六个按键组成，按键检测流程：闹钟状态→时间设置键K2→闹钟设置键K6→PWM调光键K7，若没检测到按键按下，则退出按键检测。根据K2按的次数，依次选择秒、分、时、星期、日、月、年，按第8次或按K3键，则退出被选状态，屏幕光标不闪烁提示。若进行闹钟设置，则通过K2按的次数，依次选择设置时、分、退出闹钟设置。
DS1302芯片SCLK引脚输出高电平变为低电平，作为外部中断0下降沿触发中断，使闹钟标志置1，等待闹钟中断程序处理，然后通过读取DS1302芯片的寄存器来清除SCLK引脚输出撤销中断，实现中断返回。
定时器T0中断用于控制PWM，T1中断用于控制蜂鸣器发声工作。T0定时器设置为工作方式0，T1为工作方式2，定时方式，故TMOD=0x20，TH0=（8192-400）/32 与 TL0=（8192-400）%32，T0初始化400us，累计中断10次为一个周期，比较PWM高电平脉冲个数，判断LED亮度等级，由K7实现10级PWM调光。
4 结论
本系统设计采用单片机智能控制，采用PT4115恒流驱动及占空比可调的PWM调光，有效保证LED灯光亮度适合而且没色差，达到保护眼睛、绿色环保，高效节能、实用可靠的目的。
参考文献：
[1]趙伟，任晓洁，胡承忠，陈君.多功能台灯系统设计研究[J].电子世界，2018（08）：156-157.
[2]周媛珍.基于51单片机的智能台灯的设计[J].电子制作，2018（02）：8-10.
[3]尹克岩.基于单片机的智能台灯设计[J].电子制作，2017（15）：34-35.
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