LED照明控制系统的设计思考范文

摘要：

随着LED照明以及触摸传感技术的快速发展，文章提出一种基于触摸技术的智能LED照明控制系统。采用电容触摸传感技术设计触摸式开关代替传统的机械式开关；通过恒定电流、脉宽调制（PWM）等技术控制LED的照度与颜色调节，实现数字化、智能化的LED照明方式。该系统不仅可以实现LED照明的亮度调节、色彩调节、场景设置，同时具有温湿度采集、手机APP控制等功能。

关键词：

触摸技术；LED照明；智能控制；ARM处理器

1概述

随着社会经济的发展和科技力量的提高，人们对于照明控制方式的要求也越来越高，逐步从传统的机械开关走向智能化的触摸控制。LED因其具有的发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强、环保卫生等优越性，使得LED照明的应用前景在全世界都掀起了高潮，被寄予了厚望[1]。近几年，触摸技术的快速发展使得各种触控设备的应用范围逐渐加大。从手机、相机等电子产品到触摸开关、触摸屏等工业产品，触摸产品逐渐被更多人认可和使用。针对LED照明在照明领域的广泛应用，文章设计了一种基于触摸技术的智能LED照明控制系统，实现了数字化、智能化的LED照明方式，系统原理框图如图1所示。

2系统硬件设计

本系统的硬件设计实现LED照明系统的智能控制，主要包含核心控制模块、传感器模块、触摸面板、LED驱动模块以及电源模块等，其硬件设计原理图如图2所示。

2.1控制模块本终端的核心模块采用嵌入式ARM处理器：STM32F051，STM32系列微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有丰富的增强I/O端口和外设：包含多达18电容感应通道支持接近、触摸按键，线性和旋转触摸传感器；另外还有多达11个定时器以及多个通讯接口，专门应用于触摸产品的设计[2]。

2.2传感器模块传感器模块包含光照度检测模块和人体检测模块两种：光照度检测模块采用光照传感器芯片TSL2561，是一种专门用于检测光照强度的数字芯片，TSL2561内部使用了两个光敏二极管，分别作为通道0和通道1，同时在其内部集成了两个A/D转换器，用于将检测到的光照信息由模拟信号转换为数字信号输出；人体检测模块采用人体热释电传感器用于检测是否有人存在，通过传感器模块可以实现“亮度调节，人来灯开，人走灯灭”的效果[3]。

2.3触摸面板模块触摸面板模块基于电容自身的电荷转移特性，实现电容式触摸传感检测，利用新一代ARM处理器STM32F051系列的触摸软件库设计实现LED照明开关按键、滚动条亮度调节的操作，其电路设计原理图如图3所示。

2.4LED驱动模块LED驱动模块采用一款LED驱动专用芯片PT4115，该芯片是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联LED。PT4115输入电压范围从8伏到30伏，输出电流可调，最大可达1.2安培。PT4115内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光；当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，PT4115进入极低工作电流的待机状态[4]。

3系统软件设计

在软件系统设计中，我们移植了嵌入式操作系统μC/OS-II，由μC/OS-II操作系统来实现应用程序的多任务处理及调度。首先针对控制器的功能确定在μC/OS-II中建立Task的数量，优先级和任务，IDLETask是优先级最低的，主要在系统空闲时运行，Task1是完成显示的功能，Task1是最高一级的任务，主要用来响应中断和定时的作用，所有的Task都在系统的调度下有序进行，高优先级的任务可以终端低优先级的，一个任务对应一个进程，任务结束了进程也就结束了，直到任务再次被调用。

4结束语

文章提出一种基于触摸技术的智能LED照明控制系统，综合运用嵌入式技术、传感器技术等实现了LED照明的智能化管理。基于电容触摸感应原理设计了触摸面板代替了传统的机械开关，控制更便捷，使用更方便。同时通过光照度传感器和人体热释电传感器实现了智能化的LED照明控制，有效地节约了能源。本系统充分利用LED照明技术实现通用照明应用的需求，在节约能源的同时研究智慧之光，打造智能LED照明控制系统，具有极大的市场前景。

参考文献

[1]毛兴武.新一代绿色光源LED及其应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]意法半导体.STM32F051中文资料.

[3]虞杨阳，余红英.基于TSL2561的温室智能调光系统设计[J].科学之友，2011，4：12-13.

[4]麻朋威.基于PT4115的LED照明灯系统设计[J].科技视界，2015，16：69-70.

作者：叶茂 关蓓蓓 曹志芬 张竞 王康民 兰欢 陈昊 单位：天津职业技术师范大学