大功率LED智能化照明控制系统设计

3 系统软件设计

软件程序的设计主要包括初始化管理模块、按键管理模块、数据处理模块和显示模块,所有模块都用单片机C51 语言编写。根据硬件电路,整个单片机软件部分主程序流程如图6 所示。



在闭环比较运算中,通过比较实际值与设定值的差值逼近标准值。如果实际值大于设定值,则将原来D/ A的入口数值减去这个差值再送去D/ A转换;如果实际值小于设定值,则把原来D/ A的入口数值加上这个差值再送去转换。循环比较,使实际值和设定值相一致后通过数码管把稳定的实际值显示出来。

系统的性能指标主要由两大关系所决定:设定值与A/ D 采样显示值的关系;内部测量值与实际测量值的关系。后者是由于取样电阻与负载电阻和晶体管的放大倍数受温度的影响和测量仪表的误差所造成的。为了减少这种误差,一定要选用温度系数低的电阻作采样电阻;而A/ D 与D/ A 转换过程的误差可以通过多次实验得出一定的比例关系,将所得的误差加入系统程序中。

4 数据处理与结果分析

数据测试是反映系统性能的重要指标。本测试选用1 W、2 W、10 W的L ED ,依次加9 V、12 V、15 V 的电源电压,通过按键设定所选功率L ED 对应的输出电流值(1 W—0. 35 mA ,2 W—0. 70 mA ,10 W—1 A) ,分别检测对应D/ A 转换输出电压、电流源自身检测到实际输出电流值以及通过外部电流表测量的电流值和数码管的2 个数据显示值。其次针对2 W 的L ED 单独进行电流调节,以10 mA 的步进递增递减,观察其发光亮度的变化。相关数据如表1 、表2 所列。



从以上测试结果可以看出,该系统实现了由单片机C8051F040 控制的精密恒流源,保证了大功率LED 的交效稳定工作,对于不同功率LED 输出电流满足误差精度在±3 mA 范围内的要求。另外,在进行亮度调节时可以看出,电流值小时,输出电流更接近给定电流;电流值较大时,由于系统散热性能不够优良导致恒流源电源性能下降,引起误差增大。误差存在的原因主要是采样电阻制作误差,同时系统工作时采样电阻发热,阻值变化也会引起误差。但总的看来,该系统具有较高的稳定性和精度。

结语

本系统通过单片机控制,有效地提高了光源输出的电流稳定性。实现了数字化光源驱动的智能控制,对大功率L ED 照明的发展具有很大的意义。在数据测试和调试方面,由于仪表存在误差和电路器件因工作时间过长温度升高而产生的误差,使得测量数据不是很精确,通过软件设计尽可能减少误差的存在,从而使输出电流的误差范围减小到±2 mA ,大大提高了系统的精度。

参考文献

[ 1 ] 何占伟,赵智霞,王志本. 大功率L ED 照明恒流驱动电源的设计. [OL ] . [ 2009209203 ] . www. 21ic. com.
[ 2 ] 张剑家,辛德胜,史全林,等. 改善连续半导体激光器驱动源性能的研究[J ]. 长春光学精密机械学院学报,2001 ,24(3) : 9212.
[ 3 ] 刘润,谭薇,程荣贵. 一种高精度数控直流源的设计[J ] . 现代电子技术,2006 (7) .
[4 ] 袁川,周德成,梅毅,等. 标准光源高稳定电源的设计[J ] . 中国照明电器,2006 (1) :24227.
[ 5 ] 张培仁,孙力. 基于C 语言C8051F 系列微控制器原理与应用[M] . 北京:清华大学出版,2007.

作者：罗静华(硕士研究生) ,主要研究方向为先进控制技术与自动监测系统。
来源：《单片机与嵌入式系统应用》2010年01期