基于ARM的LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

LED與白熾燈相比有一個(gè)顯著的不同點(diǎn)：即LED的發(fā)光亮度與流過LED正向電流大小基本上成正比例關(guān)系。利用它這個(gè)特點(diǎn)，通過光傳感器測(cè)量周圍的環(huán)境亮度，根據(jù)測(cè)量值改變LED的發(fā)光亮度，實(shí)現(xiàn)維持周圍環(huán)境亮度不變的效果，構(gòu)建出讓人們心情愉快的工作場(chǎng)合。這樣不僅營造出具有恒定亮度的舒適環(huán)境，而且能夠充分利用自然照明，大大節(jié)約能源。因此，對(duì)LED自適應(yīng)調(diào)光技術(shù)的研究顯得格外地重要。

1、LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

LED的亮度與正向流過它的電流成正比，可以調(diào)節(jié)正向電流大小來調(diào)節(jié)LED的亮度?，F(xiàn)在一般采用調(diào)節(jié)工作電流方式或者脈寬調(diào)制方式調(diào)節(jié)LED的亮度。前者調(diào)節(jié)的范圍大、線性度好，但是功耗大。所以很少采用。脈寬調(diào)制方式是用較高的頻率開關(guān)LED，開關(guān)頻率超出人們能夠察覺的范圍，使人感覺不到頻閃的存在。

實(shí)現(xiàn)LED自適應(yīng)調(diào)光，需要實(shí)時(shí)自動(dòng)采集室內(nèi)環(huán)境照度，反饋給控制器，控制器根據(jù)這個(gè)照度值調(diào)節(jié)PWM的占空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)MOS柵-源間的電壓，從而控制流過LED的正向電流，使室內(nèi)環(huán)境照度近似等于設(shè)定值，最終達(dá)到LED自適應(yīng)調(diào)光。LED自適應(yīng)調(diào)光原理如圖1所示。LED自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)主要包括控制器S3C44B0X、光傳感器芯片TSL2561、LED調(diào)光電路和LED燈具這四個(gè)部分。

圖1 ? 自適應(yīng)調(diào)光原理圖

1.1、控制器芯片

S3C44B0X微處理器是三星公司專為手持設(shè)備提供的高性價(jià)比和高性能的微控制器，它使用ARM7TDMI核，最高工作頻率為66MHz。S3C44B0X是在ARM7TDMI基礎(chǔ)上增設(shè)了一些優(yōu)選的外圍器件后形成的系統(tǒng)，使系統(tǒng)費(fèi)用降至最低。它具有1個(gè)多主機(jī)I2C總線控制器和5個(gè)PWM定時(shí)器，可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。

1.2、光傳感器芯片

TSL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，TSL2561內(nèi)使用了一個(gè)光敏二極管（通道0）和一個(gè)紅外響應(yīng)光敏二極管（通道1）。這個(gè)集成電路提供了有20位動(dòng)態(tài)范圍的光響應(yīng)能力。兩個(gè)集成的積分式A/D轉(zhuǎn)換器，可將光敏電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字輸出，并存入芯片內(nèi)部通道0和通道1各自的寄存器中。數(shù)字輸出量與每一個(gè)通道的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)，可以是微處理器的輸入。TSL2561可直接通過I2C總線協(xié)議由微控制器訪問，微控制器則通過對(duì)其內(nèi)部的16個(gè)寄存器的讀寫來實(shí)現(xiàn)對(duì)TSL2561的控制。它的寄存器的定義如表1所示。

圖2 ? TSL2561內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

表1 ?TSL2561內(nèi)部寄存器地址及作用