基于LPC1114的智能節(jié)能LED臺(tái)燈控制器設(shè)計(jì)

　　摘要：本設(shè)計(jì)采用NXP基于ARM Cortex M0的MCU--LPC1114作為核心控制器，利用其豐富的片內(nèi)外設(shè)，通過(guò)環(huán)境光線傳感器和超聲波測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境光線強(qiáng)度和用戶到LED臺(tái)燈的使用距離，并與通過(guò)用戶按鍵設(shè)置的LED臺(tái)燈使用距離和亮度進(jìn)行對(duì)比，從而調(diào)節(jié)LPC1114的PWM輸出占空比，驅(qū)動(dòng)LED臺(tái)燈驅(qū)動(dòng)器，在保證LED臺(tái)燈使用視野亮度恒定的情況下，實(shí)現(xiàn)人走燈滅和根據(jù)環(huán)境光線強(qiáng)度智能調(diào)節(jié)LED臺(tái)燈亮度兩大功能，實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能效果。本設(shè)計(jì)是一個(gè)高效、低成本且有良好用戶體驗(yàn)的解決方案。

　　引言

　　隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，國(guó)家和社會(huì)越來(lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，對(duì)能耗的控制提出了越來(lái)越高的要求。LED作為一種綠色環(huán)保且發(fā)光效率極高的器件被廣泛應(yīng)用于日常照明中。然而，目前市售的LED臺(tái)燈控制器，大多都由電源開(kāi)關(guān)、亮度調(diào)節(jié)旋鈕和LED驅(qū)動(dòng)器組成，只具有簡(jiǎn)單的LED臺(tái)燈開(kāi)啟與關(guān)閉，手動(dòng)亮度調(diào)節(jié)以及LED驅(qū)動(dòng)恒流恒壓控制功能，功能單一，能耗控制不精確，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能，用戶體驗(yàn)較差。

　　為了克服現(xiàn)有LED臺(tái)燈控制器的以上缺點(diǎn)，基于LED驅(qū)動(dòng)器芯片大多數(shù)具有PWM(脈寬調(diào)制)控制輸入，而基于ARM Cortex M0的半導(dǎo)體微控制器(MCU)具有豐富的片內(nèi)外設(shè)和低功耗特點(diǎn)，正好能夠產(chǎn)生和控制一定頻率的PWM輸出。本設(shè)計(jì)提供了一種基于MCU、超聲波測(cè)距及光線強(qiáng)度傳感器的解決方案。以NXP的LPC1114作為核心控制器件，通過(guò)超聲波測(cè)距傳感器和環(huán)境光線傳感器自動(dòng)檢測(cè)用戶是否離開(kāi)以決定LED臺(tái)燈開(kāi)啟與關(guān)閉以及自動(dòng)感應(yīng)環(huán)境光線強(qiáng)度從而自動(dòng)調(diào)節(jié)LED臺(tái)燈亮度兩方面來(lái)保證智能節(jié)能的效果。另外，本控制器的用戶使用視野光強(qiáng)和自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉距離均可通過(guò)按鍵進(jìn)行設(shè)置，從而使本LED臺(tái)燈的設(shè)計(jì)和使用更加人性化。

　　系統(tǒng)框圖

　　整個(gè)智能節(jié)能LED臺(tái)燈控制器由LED臺(tái)燈本身的220V-AC交流輸入，經(jīng)臺(tái)燈的電源AC-DC模塊之后獲得的LED驅(qū)動(dòng)器工作電壓9V，經(jīng)LDO電源轉(zhuǎn)換芯片AMS1117-5.0和AMS1117-3.3轉(zhuǎn)換得到5V和3.3V電壓，分別給LED驅(qū)動(dòng)電路、超聲波傳感器、LCD1602液晶顯示屏和LPC1114及環(huán)境光線強(qiáng)度傳感器供電。

　　LPC1114的ADC通過(guò)采集環(huán)境光線傳感器輸出的環(huán)境光線強(qiáng)度，據(jù)此改變PWM占空比，PWM的輸出經(jīng)后級(jí)的LED驅(qū)動(dòng)電路濾波放大后自動(dòng)控制LED亮度;超聲波測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量用戶到lED臺(tái)燈的距離，從而為L(zhǎng)PC1114智能控制LED臺(tái)燈的開(kāi)啟/關(guān)閉提供可靠依據(jù)。用戶設(shè)置按鍵用于完成用戶對(duì)LED臺(tái)燈使用距離和光強(qiáng)的自定義設(shè)置，同時(shí)將用戶設(shè)置的LED臺(tái)燈使用距離及亮度實(shí)時(shí)地顯示在LCD1602液晶顯示屏上，從而使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加易用和人性化。

　　整個(gè)智能節(jié)能LED臺(tái)燈控制器硬件系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)如圖1(圖中虛線部分為L(zhǎng)ED臺(tái)燈自身功能模塊，非本設(shè)計(jì)內(nèi)容)?！　?/p>