摘要：基于AVR單片機設計了一種LED遙控照明系統(tǒng)，給出了紅外接收模塊和LED驅動模塊的設計方法，以及軟件程序流程。經測試，該方案可行，具有一定的應用價值。
關鍵詞：PWM；LED照明；AVR
引言
LED照明已經進入了家庭用戶，與傳統(tǒng)的照明設備(如白熾燈、熒光燈)相比，具有光源單色純度高、色彩多樣、效率高、光強度可調等優(yōu)點。針對傳統(tǒng)照明亮度不易調節(jié)、開關位置固定的問題，本文基于AVR單片機設計了一種LED遙控照明系統(tǒng)，提出了LED照明燈的驅動與亮度調節(jié)的方法。
1 LED照明燈控制系統(tǒng)原理
系統(tǒng)原理圖如圖1所示。當紅外接收器接收到紅外遙控信號時，通過外部中斷將AVR單片機從休眠模式中喚醒；AVR單片機開始解析紅外信號，如果與系統(tǒng)地址匹配，則將根據(jù)解析到的命令改變LED恒流源驅動的輸入，從而改變LED燈的狀態(tài)。
2 系統(tǒng)硬件設計
2．1 控制器
控制器采用AVR單片機ATmega8。ATmega8是Atmel公司在2002年推出的一款AVR單片機，采用小引腳封裝。ATmega8內部集成8 KB的可編程F1ash、512字節(jié)EEPROM和1KB內部SRAM；3個PWM通道，可實現(xiàn)任意小于16位、相位和頻率可調的PWM脈寬調制輸出；1個可編程的串行USART接口，支持同步、異步以及多機通信自動地址識別；5種省電模式。本系統(tǒng)中，控制器ATmega8的主要作用為：解析紅外信號，對LED驅動器進行控制。
2．2 紅外接收模塊
紅外接收模塊主要器件采用IRM-2368V，常用于家庭DVD、電視、空調等家電的遙控中。IRM-2368V具有以下特點：工作電壓為2．4～6 V；靈敏度高，抗干擾能力強；能直接將遙控信號從載波中提取出來，輸出匹配TTL、CMOS電平，可與單片機直接接口；遙控距離可達12m。圖2為紅外接收模塊原理圖。其中PD2復用為ATmega8的外部中斷INTO，電源部分使用系統(tǒng)的5 V供電。
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2．3 LED驅動模塊
LED驅動模塊采用HV9910集成芯片。它具有如下特點：高能效超過90％；8～450 V的寬電壓輸入；輸出電流從幾mA到1A可調；能驅動多達百個LED燈；PWM調節(jié)電流。圖3是LED恒流源驅動原理圖，該驅動電路為典型buck-boost轉化器設計。驅動器中輸入電源電壓Vin=12V，驅動3～6個3 50mA高亮度LED燈。
HV9910工作時，內部振蕩頻率fosc由引腳Rosc上的電阻決定。本設計中Rosc取470 kΩ，將MOSFET管Q1的gate端開關頻率設定為50kHz。R osc與fosc滿足以下關系式(Rosc的單位是kΩ)：
每個LED燈工作時壓降約為3 V，當有3只LED燈串聯(lián)在輸出端時，驅動器輸出電壓Vled=91 V。可得LED滿電流工作時Q1管的控制信號占空比D為：
Q1的導通時間Ton=D／fosc=8．6μs，輸出電流Iled=350 mA，諧波電流抑制在30％以內，則可由下式得出電感L1的值：
本方案中L1實際使用1 mH。
R1上的反饋電壓與HV9910內部比較電壓250 mV相比較，若反饋電壓大于250 mV，則關斷Q1。由諧波電流關系式可求出R1：
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3 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件流程如圖4所示。系統(tǒng)上電后，首先讀取系統(tǒng)的狀態(tài)配置，設定LED燈的工作狀態(tài)；然后進入休眠模式，定時器依然工作在PWD狀態(tài)中。IRM-2368V的輸出口與ATmega8的PD2口相連，休眠狀態(tài)下該端口配置為中斷INT0；中斷喚醒后，關閉中斷并將該端口配置為輸入端口。
4 系統(tǒng)測試
在帶負載(LED燈)的情況下，設定的PWM占空比與負載電流的實驗結果如表1所列?？梢钥闯?，輸出電流大小基本與PWM信號占空比呈線性正比關系。
結語
本方案利用紅外遙控較好地實現(xiàn)了家用LED照明調光控制。ATmega8與紅外遙控遠距離控制的優(yōu)勢還可以得到進一步的發(fā)揮：ATmega8的3個定時器可配置為3路PWM輸出，即可以控制3串LED燈，可以為多色LED照明與裝飾照明提供支持；ATmega8強大的處理能力也可以為個性化的照明方案提供強大的支持；紅外收發(fā)系統(tǒng)除了能發(fā)送控制信號外，還能將燈光控制方案傳輸給ATmega8，系統(tǒng)將可以自由地更換個性化的照明方案。
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