基于單片機的LED自適應調光系統的設計與實現

隨著經濟的快速發展，全球的能源消耗增長越來越快，伴隨而來的后果則是大量的環境被污染和生態遭到破壞，現在人們正在尋找新的節能方式。

人類消耗能源的比較重要的方面其中之一就是照明，根據我國調查，中國每年照明的用電量達到3000億度以上。如果全部的白熾燈有LED照明燈取代，可節省的用電量將達到1000億度。開發和推廣應用節能系統，成為迫在眉睫的任務。LED作為一種固態冷光源，是繼白熾燈、熒光燈、高強度放電燈之后的第四代新光源?；?a target="_blank">單片機的LED自適應調光系統，是一種典型的綠色照明方式，與傳統照明相比，具有智能、節能、環保、壽命長、安全可靠等這些優點，這是代表著照明技術的未來?；诖吮疚脑O計了一種LED燈光自動調光系統，可以根據環境的亮暗自動調節光的強弱。該系統成本低廉，有很強的現實意義和廣泛的應用前景。

1、系統硬件方案設計

硬件系統的各個組成部分和其應該實現的功能是：

1）主控單元。整個系統裝置的核心部分，所有采集到的信號、數據要經過CPU的處理，并進行判斷，發出控制信號。

2）光信號采集模塊。實時測量環境光強度，然后進行光電轉換和A/D轉換，送入主控單元進行處理，作為判斷光強度信息和監控的目標。

3）電源模塊。為裝置提供需要的電源，包括各種集成芯片需要的數字電源，采集單元需要的模擬電源和LED驅動電路的電源。電源要能夠保證其穩定性，使各個單元能夠正常工作。

4）按鍵電路。用于設置環境光報警值。

5）報警、顯示電路。報警電路用于當環境光低于設定的環境光報警值時自動報警提示。顯示電路用于顯示環境光強度大小。

6）LED燈驅動電路。驅動芯片ULN2003接收單片機發出的PWM信號來驅動LED燈亮、調節其亮度大小。

2、系統設計方案

2.1、單片機的選擇

STC12C5A60S2單片機內部就自帶高達60KFLASHROM，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機對開發設備的要求很低，開發時間也大大縮短。其中寫入單片機內的程序可以進行加密處理，可以保護你的勞動成果不受侵犯。重要的一點STC12C5A60S2目前的售價與傳統51差不多，市場供應也很充足。是一款高性價比的單片機?？紤]到MCS-51單片機具有較強的代表性以及該系列單片機資料較多，本設計采用STC12C5A60S2單片機來實現。

2.2、LED燈調光方案

采用脈寬調制（PWM）來調光。通過STC12C5A60S2產生的PWM波來調節驅動芯片，來實現調光的目的。PWM調光具有精度高，節能，易于實現智能控制的等特點。

本系統擬采用STC12C5A60S2單片機作為主控模塊，由光電轉換電路采集外界光強信號，經A/D轉換送單片機處理，單片機根據處理結果智能調節輸出PWM來控制驅動電路的電流大小，并以此來調節LED的亮度大小。

2.3、光信號采集電路

光線檢測電路是比較重要的一個部分，其中關鍵的元件有兩個，一個是光敏電阻，一個可調電阻。光敏電阻通過對當前環境光線的強弱來改變自己的阻值，從而改變其兩端的電壓，來達到控制LED燈亮暗的效果，還可以根據實際情況再加一個可調電阻，通過改變電阻的大小來改變光敏電阻的靈敏度。如果認為天色還挺亮的，燈就開了，那就把電阻變大些，光敏電阻的靈敏度就下降了，這樣就可以等到天暗下來時再開燈，同樣的，天已經很暗了，燈還沒亮，那就把電阻調小點，這樣反復多調幾次，就可以把LED燈調到一個最理想最合適的狀態了。下圖為光信號采集電路。