【文章內(nèi)容簡介】 強），模擬調(diào)光則是不存在這個前提。如果要犧牲這個前提來考慮節(jié)能的話，需要實測數(shù)據(jù)。但我估計在實現(xiàn)同等照度的情況下， PWM會有優(yōu)勢。 LED 生產(chǎn)商在他們的產(chǎn)品電氣特性表中特 別制定了一個驅(qū)動電流，這樣就能保證只以這些特定驅(qū)動電流來產(chǎn)生的光波長或 PWM 調(diào)光保證了 LED 發(fā)出設(shè)計者需要的顏色，而光的強度另當(dāng)別論。這種精細(xì)控制在 RGB 應(yīng)用中特別重要，以混合不同顏色的光來產(chǎn)生白光。 從驅(qū)動 IC 的前景來看，模擬調(diào)光面臨著一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這就是輸出電流基于單片機的 PWM 調(diào)光 6 精度。幾乎每個 LED 驅(qū)動都要用到某種串聯(lián)電阻來辨別電流。電流辨別電壓（ VSNS）通過折衷低能耗損失和高信噪比來選定。驅(qū)動中的容差、偏移和延遲導(dǎo)致了一個相對固定的誤差。要在一個閉環(huán)系統(tǒng)中降低輸出電流就必須降低 VSNS.這樣就會反過來 降低輸出電流的精度，最終，輸出電流無法指定、控制或保證。通常來說，相對于模擬調(diào)光， PWM 調(diào)光可以提高精度，線性控制光輸出到更低級。 但是， PWM 調(diào)光有其劣勢。主要反映在： PWM 調(diào)光很容易使得白光 LED 的驅(qū)動電路產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲（ audible noise，或者 microphonic noise）。這個噪聲是如何產(chǎn)生？通常白光 LED 驅(qū)動器都屬于開關(guān)電源器件（ buck、boost 、 charge pump 等），其開關(guān)頻率都在 1MHz 左右，因此在驅(qū)動器的典型應(yīng)用中是不會產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。 但是當(dāng)驅(qū)動器進行 PWM 調(diào)光的時候，如果 PWM 信號的頻率正好落在 200Hz 到 20kHz 之間，白光 LED 驅(qū)動器周圍的電感和輸出電容就會產(chǎn)生人耳聽得見的噪聲。所以設(shè)計時要避免使用 20kHz 以下低頻段。 另外市面上也有些調(diào)光電路用到了可控硅調(diào)光， 可控硅前沿調(diào)光器若直接用于控制普通的 LED 驅(qū)動器， LED 燈會產(chǎn)生閃爍，更不能實現(xiàn)寬范圍的調(diào)光控制。原因歸結(jié)如下： (1)可控硅的維持電流問題。目前市面上的可控硅調(diào)光器功率等級不同，維持電流一般是 7～ 75mA(驅(qū)動電流則是 7～ 100mA)，導(dǎo) 通后流過可控硅的電流必須要大于這個值才能繼續(xù)導(dǎo)通，否則會自行關(guān)斷。 (2)阻抗匹配問題。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，可控硅和驅(qū)動電路的阻抗都發(fā)生變化，且驅(qū)動電路由于有差模濾波電容的存在，呈容性阻抗，與可控硅調(diào)光器存在阻抗匹配的問題，因此在設(shè)計電路時一般需要使用較小的差模濾波電容。 (3)沖擊電流問題。由于可控硅前沿斬波使得輸入電壓可能一直處于峰值附近，輸入濾波電容將承受大的沖擊電流，同時還可能使得可控硅意外截止，導(dǎo)致可控硅不斷重啟，所以一般需要在驅(qū)動器輸入端串接電阻來減小沖擊。 (4)導(dǎo)通角較小時 LED 會出 現(xiàn)閃爍。當(dāng)可控硅導(dǎo)通角較小時，由于此時輸入電壓和電流均較小，導(dǎo)致維持電流不夠或者芯片供電不夠，電路停止工作，使LED 產(chǎn)生閃爍。 基于單片機的 PWM 調(diào)光 7 LED 光源的特性 模擬調(diào)光通?？梢院芎唵蔚膩韺崿F(xiàn)。我們可以通過一個控制電壓來成比例地改變 LED 驅(qū)動的輸出。模擬調(diào)光不會引入潛在的電磁兼容 /電磁干擾（ EMC/EMI）頻率。然而，在大多數(shù)設(shè)計中要使用 PWM 調(diào)光，這是由于 LED 的一個基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性要隨著平均驅(qū)動電流而偏移。 對于單色 LED來說，其主波長會改變。對白光 LED來說，其相關(guān)顏色溫度（ CCT）會改 變。對于人眼來說，很難察覺到紅、綠或藍(lán) LED 中幾納米波長的變化，特別是在光強也在變化的時候。但是白光的顏色溫度變化是很容易檢測的。 大多數(shù) LED 包含一個發(fā)射藍(lán)光譜光子的區(qū)域，它透過一個磷面提供一個寬幅可見光。低電流的時候，磷光占主導(dǎo)，光趨近于黃色。高電流的時候， LED 藍(lán)光占主導(dǎo)，光呈現(xiàn)藍(lán)色，從而達到了一個高 LED 的時候，相鄰 LED的 CCT 的不同會很明顯也是不希望發(fā)生的。同樣延伸到光源應(yīng)用里，混合多個單色 LED 也會存在同樣的問題。當(dāng)我們使用一個以上的光源的時候， LED中任何的差異都 會被察覺到。 基于單片機的 PWM 調(diào)光 8 3 電路設(shè)計 電路設(shè)計流程圖 圖 31 電路設(shè)計流程圖 主控元件與功能模塊介紹 按鍵功能設(shè)計 本設(shè)計采用一個自鎖開關(guān)，三個按鍵開關(guān)作為控制系統(tǒng)的按鈕。自鎖開關(guān)作為電源開關(guān)，實現(xiàn)為整個電路上電，斷電的功能。按鍵開關(guān)一為復(fù)位開關(guān)，實現(xiàn)LED 任何時候的導(dǎo)通與關(guān)閉，當(dāng)再次按下復(fù)位開關(guān)，點亮 LED 的亮度為默認(rèn)按下復(fù)位開關(guān)關(guān)閉 LED 時的亮度，復(fù)位開關(guān)并不是電源的開關(guān)，而是讓程序從第一步開始執(zhí)行的功能開關(guān)。余下兩個按鍵開關(guān)作為調(diào)節(jié)亮度使用， 即為增大亮度，減小亮度，長按則實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無級調(diào)光。 主控元件單片機 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O口線，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，三個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口?？?閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停基于單片機的 PWM 調(diào)光 9 止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。下圖為 STC89C52 引腳圖以及各引腳功能： 圖 32 STC89C52 引腳圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的 第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 基于單片機的 PWM 調(diào)光 10 P2口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于 外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（計時器 0外部輸入） T1（計時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。 在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器基于單片機的 PWM 調(diào)光 11 周期 兩 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA / VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 光源模塊 本調(diào)光實物采用八只高亮度 LED 發(fā) 光二極管作為光源模塊，每只 LED正極分別接一個 330Ω的電阻作為限流電阻 ,引出的八個引腳集結(jié)為一個公共端作為電路的 +5V 端，而每只 LED 的負(fù)極分別接 STC89C52 單片機 P1口的八個引腳，即為該電路的光源模塊。 電源的選擇與連接 選用 USB 供電，由于從 USB 的 4 號引腳出來的是 +5V 的直流電，故可以直接作為單片機供電電路用，一根 USB 內(nèi)有四根芯線，通常紅色和黑色作為電源線，紅色為 +5V 電壓，黑色為 0V 電壓。 將這兩根電源線分別于與自鎖開關(guān)的兩組自鎖線路每一端相連，每組自鎖線路都剩下一個引腳，對應(yīng)接單片機引腳中的 VCC（ +5V）與 GND（ 0V），自鎖開關(guān)作為整個電路的電源開關(guān)，控制整個電路電壓的供給。實物連接如下圖： 圖 33 自鎖開關(guān)接線圖 基于單片機的 PWM 調(diào)光 12 其他元件工作特性 LED 發(fā)光二極管功能簡介 50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于 1960