基于单片机的无线智能LED灯的设计

马元丰 韩钢 李姿

【摘要】传统照明系统存在布线复杂、节能效果差、不易智能控制等诸多缺点，因此推出了利用单片机开发的智能LED照明灯。该照明灯体积小、可自动调节亮度、可吸附于金属等材质上。系统以stc12c5a60s2为主控芯片，利用PWM调节LED灯亮度，18650锂电池供电。

【关键词】LED照明;PWM调剂;亮度调节

1. 前言

随着单片机技术日益成熟，照明技术趋于智能化，单片机加传感器正适用于智能化照明。LED正是智能化照明的主流，而智能化LED照明必将突破传统，实现自能控制、无线控制，大程度提升用户体验。

2. 设计思路及创新点

电路采用3.7V18650锂电池供电，光敏电阻和红外遥控实现对台灯的控制，PWM可调节亮度，通过编程嵌入单片机实现。台灯外壳添加磁铁，以便于吸附在金属材料上。产品的优势在于不用人为干预，无线点亮，根据亮度自动调光，同时开关和调档带手动调节，以备不时之需。LED光源相对比较节能，同时LED使用寿命较长。 （见图2.1）

3. 元件组成

3.1 stc12c5a60s2单片机

众多51单片机中，stc12c5a60s2最具有性价比，而且内部具有大容量储存器。stc12c5a60s2内部自带高达60K FLASH ROM，可以实现瞬间擦除、改写，并且支持串口程序烧写。显而易见，这种单片机对开发设备要求很低，开发时间也短，而且烧写的程序也是可以加密的，可以很好地保护劳动成果。售价也与传统51相差无几，而且属于高速/低功耗/超强抗干扰的新一代单片机，指令代码完全兼容传统8051但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路、2路PWM、8路高速10位A/D转换（250K/S），可用于电机控制，强干扰场合。stc12c5a60s2的工作频率在0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz。在系统可编程，无需专用编辑器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片;通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;等等诸多优点，因此确定使用stc12c5a60s2。（见图3.1）

3.2 PWM脉宽调制

PWM是一种脉冲宽度调制，也就是看高电平持续的时长。经常用PWM来调节LED的亮暗，PWM简单来说就是利用占空比。只要其带宽是足够的，任何模拟量值都可以用PWM进行编码。此外输出的电压值是通过通和断的时间进行计算的。（注：输出电压=（接通时间/脉冲时间）*最大电压值）PWM的一些基本参数：1.脉冲宽度变化幅度;2.脉冲周期（1秒内脉冲频率个数的倒数）;3.电压高度（例如：0V-5V）。

接下来是进行实验，按照下图的电路进行接线，（如图3.2）旋转电位器，来改变PWM的模拟量，然后输到LED灯。

然后就是对单片机烧写程序，检查实现功能。

3.3 带铝基板的LED灯珠电路

本系统灯珠控制采用45MIL大尺寸正品芯片，工作在3.2-3.6低电压，可工作长达20000-50000小时，超长工作时间，零光衰。可广泛适用于夜間照明，路灯，室内装潢，红外监控辅助，广告装饰等。

4. 结论

正因为LED照明技术具有许多很普遍的适用性，可普遍应用于大学生寝室等地方，增加大学生夜晚生活，给读书、复习、写作业带来方便条件。同时节能环保，降低城市能源消耗，有利于我国环境保护工作的开展，对城市实现可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1] 郭福雁，黄民德.电气照明[M]。天津：天津大学出版社，2011.

[2] 曹小兵.LED智能照明技术的发展与趋势[J].中国照明电器，2014（11）：6-10.

[3] 王庆友，光电传感器应用技术[M]。北京：机械工业出版社，2007.

作者简介：韩钢（1997—），男，辽宁建平人，学生，现学习电气工程及其自动化专业。马元丰（1998—），男，辽宁海城人，学生，现学习电气工程及其自动化专业。李姿（通讯作者），女，辽宁省沈阳人，沈阳工学院信息与控制学院教师，主要讲授电类基础课和电气专业课程，研究方向电子技术与电力系统自动化。