基于LPC1114的智能節能LED臺燈控制器設計

　　摘要：本設計采用NXP基于A(yíng)RM Cortex M0的MCU--LPC1114作為核心控制器，利用其豐富的片內外設，通過(guò)環(huán)境光線(xiàn)傳感器和超聲波測距傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境光線(xiàn)強度和用戶(hù)到LED臺燈的使用距離，并與通過(guò)用戶(hù)按鍵設置的LED臺燈使用距離和亮度進(jìn)行對比，從而調節LPC1114的PWM輸出占空比，驅動(dòng)LED臺燈驅動(dòng)器，在保證LED臺燈使用視野亮度恒定的情況下，實(shí)現人走燈滅和根據環(huán)境光線(xiàn)強度智能調節LED臺燈亮度兩大功能，實(shí)現智能節能效果。本設計是一個(gè)高效、低成本且有良好用戶(hù)體驗的解決方案。

　　引言

　　隨著(zhù)科技的進(jìn)步和發(fā)展，國家和社會(huì )越來(lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，對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用于日常照明中。然而，目前市售的LED臺燈控制器，大多都由電源開(kāi)關(guān)、亮度調節旋鈕和LED驅動(dòng)器組成，只具有簡(jiǎn)單的LED臺燈開(kāi)啟與關(guān)閉，手動(dòng)亮度調節以及LED驅動(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)現智能節能，用戶(hù)體驗較差。

　　為了克服現有LED臺燈控制器的以上缺點(diǎn)，基于LED驅動(dòng)器芯片大多數具有PWM(脈寬調制)控制輸入，而基于A(yíng)RM Cortex M0的半導體微控制器(MCU)具有豐富的片內外設和低功耗特點(diǎn)，正好能夠產(chǎn)生和控制一定頻率的PWM輸出。本設計提供了一種基于MCU、超聲波測距及光線(xiàn)強度傳感器的解決方案。以NXP的LPC1114作為核心控制器件，通過(guò)超聲波測距傳感器和環(huán)境光線(xiàn)傳感器自動(dòng)檢測用戶(hù)是否離開(kāi)以決定LED臺燈開(kāi)啟與關(guān)閉以及自動(dòng)感應環(huán)境光線(xiàn)強度從而自動(dòng)調節LED臺燈亮度兩方面來(lái)保證智能節能的效果。另外，本控制器的用戶(hù)使用視野光強和自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉距離均可通過(guò)按鍵進(jìn)行設置，從而使本LED臺燈的設計和使用更加人性化。

　　系統框圖

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

　　LPC1114的ADC通過(guò)采集環(huán)境光線(xiàn)傳感器輸出的環(huán)境光線(xiàn)強度，據此改變PWM占空比，PWM的輸出經(jīng)后級的LED驅動(dòng)電路濾波放大后自動(dòng)控制LED亮度;超聲波測距傳感器實(shí)時(shí)測量用戶(hù)到lED臺燈的距離，從而為L(cháng)PC1114智能控制LED臺燈的開(kāi)啟/關(guān)閉提供可靠依據。用戶(hù)設置按鍵用于完成用戶(hù)對LED臺燈使用距離和光強的自定義設置，同時(shí)將用戶(hù)設置的LED臺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)設計更加易用和人性化。

　　整個(gè)智能節能LED臺燈控制器硬件系統框圖設計如圖1(圖中虛線(xiàn)部分為L(cháng)ED臺燈自身功能模塊，非本設計內容)?！　?/p>