【文章內(nèi)容簡介】 序3秒即可完成一片，可省外部復位電路，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低 電平觸發(fā)中斷方式喚醒（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART：075℃/40 +85℃STC89C52單片機同時還具有加密性強，低功耗，高速，高可靠，強抗靜電，強抗干擾等優(yōu)點。STC89C52單片機的引腳封裝如圖2－12所示。圖2－12 STC89C52單片機的引腳封裝圖 STC89C52單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計STC89C52單片機為40引腳雙列直插芯片,有四個I/O口P0,P1,P2,P3, MCS51單片機共有4個8位的I/O口（P0、PPP3），每一條I/O線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如圖213所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。結(jié)合本設(shè)計的要求采用內(nèi)部振蕩方式，所選的晶振為12MHz。第9引腳為復位輸入端,接上電容,電阻構(gòu)成上電復位電路。圖2－13 單片機最小系統(tǒng) 單片機時鐘電路 STC89C52單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在本設(shè)計中，采用內(nèi)部振蕩方式。電路見圖2－14所示。 圖2－14 時鐘電路圖單片機引腳XTAL1和XTAL2外接晶振12MHz，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。電容器CC2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振作用。 單片機復位電路 本設(shè)計系統(tǒng)的復位電路見圖2－15所示。圖2－15復位電路圖復位操作完成單片機內(nèi)電路的初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。當STC89C52單片機的復位引腳RST出現(xiàn)5ms以上的高電平時，單片機就完成了復位電路操作。需要注意的是，當復位端RST持續(xù)高電平的時間過長，單片機就會處于循環(huán)復位狀態(tài)，這樣，單片機就無法執(zhí)行程序。因此，要求單片機復位后能夠脫離復位狀態(tài)。本系統(tǒng)的復位電路采用上電開關(guān)復位電路。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段時間。當單片機已經(jīng)在運行時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電開關(guān)復位的功能。 PWM調(diào)光技術(shù)了解PWM調(diào)光原理，先得了解一下占空比概念。占空比的解釋可以歸納為如下幾種：1）在一串理想的脈沖序列中（如方波），正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。例如：脈沖寬度1μs。2）在一段連續(xù)工作時間內(nèi)脈沖占用的時間與總時間的比值。3）在周期型的現(xiàn)象中，現(xiàn)象發(fā)生的時間與總時間的比。其實歸納一下也就是電路釋放能量的有效時間與總釋放時間的比。脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換及LED照明等許多領(lǐng)域中。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實現(xiàn)變得更加容易了。簡而言之，PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。下圖219顯示了三種不同的PWM信號。圖216（a）是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10％的時間通，其余90％的時間斷。圖216（b）和圖216（c）顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%。 圖216 三種不同的PWM信號下圖217是一個可以使用PWM進行驅(qū)動的簡單電路。圖中使用9V電池來給一個白熾燈泡供電。如果將連接電池和燈泡的開關(guān)閉合50ms，燈泡在這段時間中將得到9V供電。如果在下一個50ms中將開關(guān)斷開，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內(nèi)將此過程重復10次，(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調(diào)制頻率為10Hz。 圖217 簡單PWM驅(qū)動電路大多數(shù)負載(無論是電感性負載還是電容性負載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz。設(shè)想一下如果燈泡先接通5秒再斷開5秒，然后再接通、再斷開……。占空比仍然是50%，但燈泡在頭5秒鐘內(nèi)將點亮，在下一個5秒鐘內(nèi)將熄滅。，通斷循環(huán)周期與負載對開關(guān)狀態(tài)變化的響應時間相比必須足夠短。要想取得調(diào)光燈(但保持點亮)的效果，必須提高調(diào)制頻率。在其他PWM應用場合也有同樣的要求。通常調(diào)制頻率為1kHz到200kHz之間。 第三章 設(shè)計總思路 設(shè)計思想LED驅(qū)動電路除了要滿足安全要求外，還應具備兩個基本功能：一是盡可能保持恒流特性，又使其在電源電壓發(fā)生的變動時，仍應能保持輸出的電流在的范圍內(nèi)變動；二是應保持較低的自身功耗，這樣才能使LED的系統(tǒng)效率保持在較高水平。隨著更新一代大功率LED所需的驅(qū)動電流的增加，要更多的考慮到LED本身和電流驅(qū)動電路的散熱管理和功耗等問題。本著設(shè)計一款節(jié)能，成本低，高效，可調(diào)光，長壽，恒流LED驅(qū)動電源的思想，使LED更容易走進各家各戶。 設(shè)計總框圖本設(shè)計根據(jù)LED的電學特性采用恒流輸出，輸出電壓隨負載大小自動調(diào)節(jié)的適用廣泛設(shè)計，設(shè)計中用適配器為LED恒流控制芯片提供12V的直流電壓?？紤]到能對LED燈的亮度進行調(diào)節(jié)，本設(shè)計采用了先進的PWM高光技術(shù)，用單片機STC89C52輸出PWM調(diào)光信號接入到芯片自帶的調(diào)光信號輸入引腳。為了避免另外單獨給單片機提供5V電源供電，本設(shè)計同時設(shè)計了一個單片機供電驅(qū)動電路，此電路可以同LED驅(qū)動電路使用同一個適配器為其提供12V直流電壓。本設(shè)計的總框圖如下圖31所示： 圖31 總設(shè)計框圖第四章 硬件電路設(shè)計 LED恒流驅(qū)動電路設(shè)計此部分的設(shè)計相當重要，是本設(shè)計的關(guān)鍵，大體設(shè)計過程是先經(jīng)過了芯片比較選取，芯片了解，設(shè)計電路幾步。 芯片比較選取 使用LED的新型照明設(shè)計一般都比白熾燈設(shè)計昂貴，所以從長遠來看，必須用更高效率的發(fā)光來極大地降低耗電成本。 為了確保最佳性能和長工作壽命，LED需要一個有效的驅(qū)動電路。無論輸入電壓如何變化，LED驅(qū)動器都要向LED串提供恒定電流，以保持恒定光輸出和顏色不變。出于這個原因，常常需要恒定頻率、電流模式LED驅(qū)動器拓撲。與電壓模式控制相比，電流模式控制改善了環(huán)路動態(tài)特性并提供逐周期限流，從而向LED提供恒定電流。同時，LED驅(qū)動器必須提供高于90%的效率，以最大限度減少對外部散熱器的需求并保持照明系統(tǒng)的高效率。表41所列為當前主要大功率LED驅(qū)動控制芯片性能比較，在應用大功率LED驅(qū)動控制芯片時，可以依據(jù)不同的應用場合進行選擇：　　1)當需要較高功率時可選擇功率器件沒有集成在芯片內(nèi)的控制器，這樣就可以按照實際的功率需求單獨選擇功率器件；　　2)當需要較高的變換效率時，如便攜式設(shè)備等，可選擇開關(guān)電源類的驅(qū)動電路；3)當應用于可靠性高的設(shè)備中，可選擇有溫度保護、故障報警等控制功能全面的芯片。 表41 當前大功率LED主要驅(qū)動芯片比較產(chǎn)品型號MLX10801TLE4242GPT4115LT3755LM3423AMC7150AD8240生產(chǎn)公司MelexisInfineonPowTechLinearNSADDtekAnalog恒流輸出YYYYYYNPWM調(diào)光YYYYYYY輸入電壓/V628630440最大輸出電流 /A1111溫度保護YYYNNNN開關(guān)電源YNYYYNN功率器件在片內(nèi)YYYNNYN故障檢測NYYYYNN綜合考慮設(shè)計簡單、低電流消耗、高效率、短路保護、開路LED保護和高調(diào)光比（PWM調(diào)光）等要求，本設(shè)計采樣PT4115 LED驅(qū)動芯片。6V至30V的輸入電壓范圍使其適用于多種應用，如汽車等蓄電池供電、太陽能供電、工業(yè)和建筑照明。 PT4115芯片了解PT4115是一款連續(xù)電感電流導通模式的降壓恒流源，適合綠色照明LED燈的驅(qū)動電路。它具有較寬的直流6V到30V輸入電壓范圍,擊穿電壓大于45V，輸出2001200mA恒定直流，可滿足驅(qū)動點亮17顆串聯(lián)的大功率LED或N顆串并聯(lián)的小功率LED,驅(qū)動恒流大小可按應用方案設(shè)定.。PT4115采用頻率抖動技術(shù)有效地改善EMI；采用從滿量程向下到零的PWM調(diào)光；安全可靠，調(diào)光比可達5000:1；采用SOT895的封裝，芯片的管芯可通過直接連通到封裝外的金屬板散熱；導熱十分有效；PT4115內(nèi)部設(shè)置了過溫保護功能，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。當IC芯片溫度超出160℃,IC即會進入過溫保護狀態(tài)并停止電流輸出,而當溫度低于140℃時,IC即會重新恢復至工作狀態(tài)。PT4115可利用模擬調(diào)光的原理以及溫度對LED電流的負反饋實現(xiàn)LED燈具動態(tài)溫度控制,只要在調(diào)光端(DIM端)加一熱敏電阻或PN結(jié)即可。加上整流橋PT4115可應用于交流12V、24V供電的LED燈具。PT4115的工作效率高達97%,是真正的綠色驅(qū)動IC，PT4115被廣泛應用于使用LED燈的MR1MR1水燈、路燈等各類LED燈具。PT4115主要參數(shù)如下： ? 輸入范圍從6V到30V，擊穿電壓45V? ，內(nèi)置大功率MOFET? 效率高達97％? 超低的關(guān)斷電流? 177。 5％輸出電流精度? LED開路保護? 模擬PWM調(diào)光功能選擇，高達5000:1的PWM調(diào)光比? 內(nèi)部含有抖頻特性，有效地改善了EMI恒流驅(qū)動芯片PT4115的5腳封裝的管腳圖如圖41所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖42，其管腳 圖41 PT4115封裝管腳描述如下：管腳1：SW，功率開關(guān)的漏端；管腳2：GND，信號和功率；管腳3：DIM，開關(guān)使能、模擬和PWM 調(diào)光端；管腳4：CSN，電流采樣端，采樣電阻接在CSN和VIN端之間；管腳5：VIN，電源輸入端，必須就近接旁路電容。(3)大功率LED：可以選擇1W白光LED，其參數(shù)如下：? 功 率 ：1W? 光 通 量：2030LM? 順向電壓：? 額定電流：350mA? 光 衰 ：≤5%每千小時光衰。? 角 度 ：120度 圖42 PT4115內(nèi)部結(jié)構(gòu)根據(jù)PT4115內(nèi)部框圖（如上圖42）我們可以看到，PT4115和電感（L）、電流采樣電阻（RS）形成一個自振蕩的連續(xù)電感電流模式的降壓型恒流LED控制器。VIN上電時，電感（L）和電流采樣電阻（RS）的初始電流為零。這時候，CS比較器的輸出為高，內(nèi)部功率開關(guān)導通，SW端直接跟GND連接，所以SW的電位為低。電流通過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和內(nèi)部功率開關(guān)從VIN流到地，電流上升的斜率由VIN、電感（L）和LED壓降決定，在RS上產(chǎn)生一個壓差Vcsn。當（VinVcsn）115mV時，CS比較器的輸出變低，內(nèi)部功率開關(guān)關(guān)斷，電流以另一個斜率流過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和肖特基二極管（D），如圖43；當（VinVcsn）85mV時，功率開關(guān)重新打開，電流通過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和內(nèi)部功率開關(guān)從VIN流到地，如圖44，這樣使得在LED上的平均電流為： (41)因為電流紋波較小，近似可看成電流大小不變，恒流大小由采樣電阻RS決定。 圖43 功率開關(guān)關(guān)斷時 圖44 功率開關(guān)導通時高端電流采樣結(jié)構(gòu)使得外部元器件數(shù)量很少，采用1%精度的采樣電阻，LED輸出電流控制在正負5%的精度。PT4115可以在DIM管腳加PWM信號進行調(diào)光，，PWM調(diào)光的頻率范圍從100HZ到20KHZ以上。，也可以調(diào)光。DIM管腳也可以通過外加直流電壓（VDIM）或者采用PWM調(diào)小LED電流，最大LED電流由采樣電阻RS決定。直流電壓（VDIM）。當直流電壓(VDIM)，并由（）設(shè)定。LED電流還可以通過DIM到地之間接一個電阻進行調(diào)節(jié)，內(nèi)部有一個上拉電阻（典型200K）接在內(nèi)部穩(wěn)壓電壓5V上，DIM管腳的電壓由內(nèi)部和外部的電壓