基于LM3402的新型LED无影灯控制系统设计

1.4 安全措施

考虑到医用仪器安全要求的特殊性， 系统的每一个环节都应该考虑采取相应安全措施。首先， 手术室是一个具有强电磁干扰的环境， 防止MCU 死机十分重要， 因此必须采取如下措施：(1) 必须认真处理硬件复位电路设计和内部复位程序；(2) 必须排除错误干扰信号， 所以整个系统采用了完全电气隔离， 以阻止电路各部分的相互影响。此外还采用了Modbus 冗余校验法； (3) 高亮度白色LED 的价格较高， 为避免损坏， 必须排除电网和电源损坏对系统的影响， 故本文采用了过压和过流自动保护电路， 当电压或电流超过设定值的20%时， 系统自动切断电源， 以保证系统电路和高亮度LED 的安全。

2 程序设计

2.1 程序结构

程序主要包含面板控制器和驱动板两个独立程序。

面板控制器程序根据4 个按钮的输入状态， 向驱动板发送开关或照度调节命令， 并将命令状态在8 个LED 上显示出来。驱动板程序初始化以后， 主要通过串行口接收中断接收操作信息， 进行Modbus 数据冗余校验后， 根据命令指示， 发出不同的PWM 信号。驱动板程序流程框图如图3 所示。



图3 驱动板的程序结构框图。

2.2 PWM 发生

高亮度发光二极管串的电流主要通过对LM3402 的DIM 端口进行PWM 调节，实际电流占设定电流值的比例取决于PWM 的占空比(duty cycle)。P89LPC932 内部定时器T0/T1 的PWM 输出与计数输入和定时器触发输出占用相同的管脚， 发生定时器溢出时自动触发端口输出。

此功能通过AUXR1 寄存器中的控制位ENT0 和ENT1分别使能定时器0 和1。该模式打开时， 在首次定时器溢出前端口的输出为逻辑1。为了使该模式生效， 必须清零C/T 位以选择PCLK 作为定时器的时钟源。定时器初始化设置参考程序如下：
void Timer1_init(void)
{
TMOD|=0x20 ； //定时器工作于方式6
*OD|=0x10 ；
TH1=256-n ； //n 为占空比
AUXR1|=0x20 ； // 定时器使能
TR1=1 ； // 启动定时器
}

其中占空比duty cycle=256-TH1， 定时器1 的溢出将使P1.2 或P0.7 端口发生翻转， 因此输出频率为定时器1溢出速率的1/2。

2.3 节能模式

能耗控制在整个无影灯控制系统中具有十分重要的意义。在多数时间，HBLEDs 处于熄灭状态， 控制系统处于待机状态， 将功耗降低到最低。将电源控制寄存器PCONA 设置为0xFF 时， 外部功能模块掉电； 将电源控制寄存器PCON 设置为03H 时， 可将MCU 处于完全掉电状态， 只有在中断触发的时候， 才能唤醒， 随即给外部功能模块上电，MCU 开始工作。驱动板上的MCU 由串行口接收中断唤醒， 面板上的MCU 通过键盘中断唤醒， 键盘中断参考程序如下：

void KEY_ISR( ) interrupt 7

{

key_push=1 ； // 有键按下标志

PCONA=0x00 ； //外部功能模块上电

KBCON=0x00 ； //清除键盘中断标志

}

中国每年无影灯的市场需求量在2 万台以上， 同时因低碳经济发展的需求， 需要进行节能改造， 所以LED无影灯的市场推广前景十分广阔。本文所介绍的LED无影灯技术， 目前已经在江苏某知名医疗器械公司投入批量生产， 取得了良好的社会效益。