您好!欢迎访问博亚体育app下载!
专注精密制造10载以上
专业点胶阀喷嘴,撞针,精密机械零件加工厂家
联系方式
0693-573640456
您当前的位置: 主页 > 加工设备 >

加工设备

基于单片机PWM调光控制理论的RGB灯配光应用

更新时间  2021-11-23 00:36 阅读
本文摘要:概要本论文讲解了Microchip公司的PIC单片机PIC16F1827的结构特点和工作原理,以及XLAMPMC-ELED的功能特性。得出了利用PICMCU的CCP模块输入PWM从而对XLAMPMC-ELED展开配光的硬件系统电路和系统软件的设计方法。实验方法使用AltiumDesigner6.9软件绘制LED驱动电路原理图,利用MPLABXIDE软件来撰写C语言程序,然后制作PCB电路板,最后展开软硬件的调试。

博亚体育app下载

概要本论文讲解了Microchip公司的PIC单片机PIC16F1827的结构特点和工作原理,以及XLAMPMC-ELED的功能特性。得出了利用PICMCU的CCP模块输入PWM从而对XLAMPMC-ELED展开配光的硬件系统电路和系统软件的设计方法。实验方法使用AltiumDesigner6.9软件绘制LED驱动电路原理图,利用MPLABXIDE软件来撰写C语言程序,然后制作PCB电路板,最后展开软硬件的调试。

论文的主要意义在于通过构建PIC16F1827对RGB灯的调光掌控,获得单一和混合的颜色,构建实际市场需求。更进一步对C语言设计程序、电子电路设计原理、单片机编程原理等科学知识的综合运用,提升自己的理论知识水平、动手实践中能力和科学研究精神。章节  目前,社会上有很多种单片机,比如51单片机、AVR单片机、ARM单片机、PIC单片机等等。

有所不同的单片机类型应用于有所不同的场合。在我国,用于得较为普遍的是传统的8位的51单片机。

由于信息时代的发展,Mirochip的PIC单片机在市场上占有着更加多的份额,目前,PIC单片机的种类早已发展到10000多种,有高档、中档、低档等类型,在农业、工业上获得广泛的用于,在项目研发中可以根据实际市场需求展开PICMCU选型。在我们实际生活中,PWM具有很普遍的用途,可以用Q电机、LED灯、开关电源等等。

单片机输入PWM波形的方法有很多,比如利用内置的定时器模块、ADC模块、CCP模块、等等。比起于前两种模块,定时器模块过分闲置CPU资源,且不时的展开计数;ADC精确度如果过于,则不会产生较小的误差,且操作者一起不是很便利;而利用PIC单片机独特的CCP模块,寄存器掌控非常简单,并且便于程序修改,是输入PWM的拟合自由选择。在21世纪,LED灯在我们生活中扮演着更加最重要的角色。

虽然LED灯比起于其他照明灯不具,价格较为喜,但是以自身节约能源、无污染、寿命长、体积小的优势在市场上夺得了大家的尊重,前景充满著阳光,被称作第四代绿色光源,普遍应用于家居装饰、城市夜景、电脑背光源、显示屏和普通灯光等领域。在我国十二五规划中,LED产业受到了大力的政策和资金反对,通过国家补贴推展LED灯的普及和加快,减小企业的竞争力,这对未来更佳的推展和用于LED灯,出局白炽灯具有很最重要的意义。本论文根据PIC16F1827和XLAMPMC-ELED的datasheet,解读PIC16F1827的工作原理后,设计MCU与XLAMPMC-ELED彩灯展开插槽的接线掌控和芯片的编程,通过用于PIC单片机的CCP模块输入PWM展开RGB灯配光,构建RGB三种颜色的256级灰度给定混合,产生256*256*256=1677216种颜色,构成有所不同光色的人组,符合生活的实际市场需求。

LED闪烁原理及其特点2.1LED闪烁原理LED是一种能必要把电能转换成光能的半导体发光二极管,并且具备于是以一行合,偏移累计的特点。LED主要是由P型半导体和N型半导体两部分所构成,P区的多数载流子是空穴,N区的多数载流子是电子。

在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡性层叫作PN结。在PN结当中,在另加电场的起到下,P区的空穴流向N区,N区的电子流向P区,在PN结处电子和空穴出有再次发生填充,多余的能量则以光的形式释放出,从而把电能必要切换为光能。2.2LED的特点首先,LED收到光的与自然光是截然不同的,普通的白炽灯的频谱是倒数的,所产生的热量通过电磁辐射的方式骑侍郎出有,而LED的频谱是不倒数的,其中没还包括红外和紫外部分,因此它的光线没有办法拿走热量,不能通过传导方式来即会。

由于LED通过用于冻闪烁技术,比起普通照明灯不具,在闪烁的过程中发热量较低很多。其次,LED由Ga与As、P的化合物做成,这种材料是不不含毒性的,会像荧光灯不含水银不会导致污染,同时LED也可以展开重复使用和二次利用。

并且LED的温度不低,可以必要用手去安全性触碰,是一种典型的新一代绿色灯光光源。LED被几乎PCB在环氧树脂里面,相比高压钠灯、金卤灯和荧光灯都更为稳固,不更容易再次发生损毁现象。LED耗电量非常较低,利用直流驱动,会产生频闪,而普通灯都是使用交流驱动,必定会产生频闪,长时间用于不会对人眼产生一定的损害。

LED的电光功率切换相似30%,即相等于1W的电能,LED中用0.3W来闪烁,只剩的0.7W以冷的形式消耗掉。2.3XLampMC-ELED的特点XLampMC-ELED是一种使用多芯片PCB技术的LED,由红色、绿色、蓝色、白色四个正方形的LED芯片PCB在一起。这种多芯片LED的优点在于:增加四个LED相互之间的距离,减少各芯片收到的红光、绿光、蓝光和白光的混合区域,进而提升红光、绿光、蓝光和白光混合的均匀度,使其出光效果更佳。

由于各个LED是独立国家于整个PCB,所以需要避免在某一点集中于痉挛,进而很好的掌控LED的温度会过低。这里必须留意的是,MC-ELEDPCB由于PCB的芯片多,发热量大,使用铝基PCB电路板或铜基PCB电路板,芯片必要相同在金属基板上,因为用于金属基板可以便利外接散热器风扇。

MC-ELED消耗的总功率,是各芯片消耗功率的总和,总光通量也是各芯片放光通量的和,用总光通量除以总消耗功率,才可得出结论该器件的闪烁效率。  3.PIC单片机编程理论3.1PIC单片机工作原理3.1.1PIC16F1827的主要结构  PIC16F1827主要由CPU、振荡器模块、参照时钟模块、较为器模块、ADC模块、IO端口、Timer2/4/6模块、捕猎/较为/PWM模块所包含。PIC16F1827包括了一个增强型中档8位CPU内核。

该CPU具备49条指令,获取了必要传输速率、间接传输速率和比较传输速率模式。中断功能还包括定时器中断、ADC中断、外部中断、外设中断、较为器中断、电平变化中断和自动现场维护。PIC16F1827器件中有三种类型的存储器:数据存储器RAM、程序存储器ROM和数据EEPROM存储器。

右图为PIC16F1827主要结构:  3.1.2PIC16F1827的插槽功能讲解PIC16F1827插槽图PIC16F1827插槽功能图PIC16F1827的RA端口和RB端口具备很非常丰富的适配功能,根据芯片datasheet,配备插槽适配寄存器,设置适当的插槽功能。其中每个端口有3个寄存器与其操作者有关系,还包括:TRISx寄存器,是一个数据方向寄存器;PORTx寄存器,用来加载器件插槽上的电平;LATx寄存器,起到是输入锁住存器。

有些端口还包括其他寄存器,如:ANSELx寄存器,用来做到仿真自由选择,WPUx寄存器,是用来设置很弱上拉。3.1.3PIC16F1827的配备字在对单片机编程的过程中,配备位的信息十分最重要,一个系统否能长时间运营,配备位的设置精确是关键。PIC16F8127的器件配备还包括配备字寄存器1、配备字寄存器2、代码维护和器件ID。

代码维护是用来维护MCU受予以许可的采访。3.2PIC单片机开发板原理  在研发的过程中,中用了爱晶电子的PIC18F4620开发板。开发板可以用来展开嵌入式系统研发,做到程序烧写的一个桥梁,其中硬件组件还包括CPU、RAM、IO口等等。

这个开发板上有很多模块,其中常用到的模块是MCU主模块、4*4矩阵键盘、PICKIT2模块、IO口设备。各模块之间互相接线可以通过用于短路帽或者硬跳线,也叫杜邦线,这种相连方式其他模块的接线可以由开发人员自己来要求,具备很好的灵活性。开发板可以由USB1供电或者USB2供电。

晶振模块可以根据实际必须改成成4MHZ、10MHZ、20MHZ等等。ICSP模块即在线调试编程模块可以用来与ICD2、ICD3展开相连。

通过开发板,我们可以利用这个板上的一些模块来对MCU做到程序测试,延长研发的工程进度,提高效率。4.绘制电路图及制作PCB电路板4.1LED电路驱动方式LED驱动电路的形式还包括:直流驱动和交流驱动两种形式。

博亚体育app下载

其中直流驱动还包括恒流型、恒压型、限流型等方式。但是在实际的应用于当中,用于最少的就是直流驱动的形式。假如使用恒压来作为LED电路驱动的时候,则LED两端电压基本上是维持在一个固定值恒定,但是由于电压中不会不存在一些波动,不会造成LED的电流不会随着电压的变化而发生变化,产生不平稳现象。

然而,如果使用的是恒流驱动的方式,即维持LED的电流恒定,一旦外界再次发生了一定的阻碍,造成电流再次发生了变化,LED电流也能在自身电路调节下完全恢复到原本设置的参数。在本次实验中,用于的方法就是恒流型驱动方式。这种方式用于非常简单,电路不简单,用于了PT4115作为恒流芯片,资料充裕,性价比低,是很好的自由选择。

4.2LED驱动电路原理要在220V情况下工作,必须一个升压整流滤波电路。首先从输出末端220V先经过变压器改以交流的12V,通过整流桥,将要桥式整流的四个二极管PCB在一起,只引向4个插槽,起到是把交流电切换为直流电。电解电容C5的起到是展开滤波,去杀掉整流后的杂波。

LM317是一个三段可调节输入于是以电压稳压器,这种稳压器的用于十分便利,只必须在两个外部电阻来设置输入电压。这次实验中PIC16F1827使用的电压是3.3V,所以根据稳压器的数据手册计算出来获得R5的阻值为320欧姆。P1模块是用来获取烧写程序的模块,5个脚分别回应:VCC、GND、VPP、PGD、PGC。

PT4115是一款高调光比LED恒流驱动器,功能是可以用来驱动一颗或者多颗串联LED。PT4115的输出电压范围从6V到30V,输入电流是可以调整的,仅次于可以超过1.2A。其中,CSN回应电六取样末端,SW回应功率动土的漏端,DIM回应电源使能、仿真和PWM调光末端,GND回应信号和功率地,VIN是电源输出末端,必需以备相接旁路电容。

电路中使用4个PT4115,每个恒流源分别为一个LED供电。PIC16F1827的RA2,RA3,RA4,RB3四个脚分别相连到4个PT4115的DIM末端,分别通过MCU输入PWM信号来对LED灯展开调光,进而对RGB灯展开配光。4.3LED驱动电路板撰写RGB灯配光程序5.1MPLABXIDE软件讲解MPLABXIDE可以用来运营在Windows或者Linux系统上的调试软件,是专门用来研发Microchip单片机应用于。由于它获取了一个统一的构建“环境”来反对嵌入式单片机的代码研发,因此称作构建研发环境(IDE)。

博亚体育app下载

PIC单片机的开发工具链被MPLABX构建研发环境带给了巨大变化。跟以往几乎由内部研发的MPLAB版本有所不同,MPLABX是一种基于Oracle的开源NetBeansIDE。

由于使用这种开源方式,使我们以求十分便利自如地加到了许多常用功能,同时还获取了一种更加更容易拓展的架构以便将来加到新功能。本次实验中利用MPLABXIDE软件来做到展开研发,MPLABXIDE这个软件可以用来展开C语言程序的撰写,同时可以用来火烧写道单片机芯片内。并且利用这个软件,可以查阅每一个寄存器的地址和数据,可以展开断点调试,用于一起十分便利研发。

要留意的是,在开始加装MPLABX时要再行加装JAVA,另外在文件中要用于中文注解的时候,文件类型一定要改回GBK、GB2312中的一种。并且配备位一定要根据明确的芯片手册,展开配备位的设置,如果设置错误,不会造成整个MCU无法长时间运营。MPLABXIDE界面图5.2PWM调光掌控理论5.2.1LED调光方法  LED调光的方式主要有三种:线性调光、可控硅调光以及PWM调光。  线性调光主要利用电路的分压原理,这种方式的优点是操作者便利,不产生阻碍,缺点在于效率较为较低,而且当LED的电流在上升的时候,不会造成白光LED向黄色光谱位移,同时还不会因为分力产生过多的热量。

可控硅调光的优点在于工作效率较高,性能平稳。但是缺点在于可控硅导通后必须一个保持电流来维持导通,否则不会完全恢复到累计状态,并且在较低阻抗的时候不会经常出现不平稳现象。在用于的时候,此方法可以必要应用于在普通的白炽灯上,但是对于LED灯,必须对电路展开再度改良,比较复杂和困难。  目前PWM调光技术被指出是最差的LED调光技术。

在展开实际操作的时候,可以通过MCU编程掌控PWM的寄存器来设置PWM的频率和周期,进而输入特定的PWM信号来转变LED的电流,从而转变LED的亮度。5.2.2PWM调光的优点PWM调光技术的优点在于应用于非常简单、效率高、精度高,并且调光得效果不俗。当用于PWM展开LED灯调光的时候时,LED灯的电压维持在0V或者PWM输入电压这两个值,LED的光谱会再次发生位移,当频率在200MHZ以上时,人眼会感觉到LED闪光的现象。

通过MCU的寄存器配备,输入的数字信号能很好的转换成PWM信号,输入的PWM波形需要保持稳定,并且频率的误差较小,波形的微小波动基本上可以忽视其影响。在设置寄存器的过程中,可以从0设置到255,展开256级灰度的亮度掌控。

总结与意义本论文利用PIC16F1827来掌控XLampMC-ELED灯的实际调光效果合乎预期效果,颜色需要获得给定的混合,电路方面各部分也平稳。单片机掌控RGB灯的配光实验,可以为接下来展开利用遥控无线智能控制LED,以及更上一层的用智能手机掌控LED灯作一个铺垫。并且从这次实验当中得出结论的XLampXIDELED驱动电路图和配光程序,可以提升下次研发的效率,增加研发的时间和成本。

通过自学和运用单片机,使我需要更佳的展开学以致用,把学过的C语言程序设计、单片机原理与应用于、仿真电子技术、数字电子技术等科学知识做到综合的用于。这次实践中让我对PIC单片机的操作者有了深刻印象的解读,也提升了自己的英文读者水平,学会了如何搜集、整理、分析资料,也提升了写代码的能力,在这个过程中也学会了对于科学知识,要做对某个知识点要了解解读。

行事时要用心、细心。在这次实验的过程中,也遇到了很多问题,我明白了只有自己亲自动手去做到一个电路板,去编写程序,才能去解决问题软硬件的问题。单片机是一门实践中的课程,关口自学理论是敢的,只有真真切切的做到过一些项目,才能把单片机各个模块的功能确实充分发挥它的起到,只有通过每一步的调试,才能明白程序的整个流程是怎么样的,中断程序该如何运用,才能更加深刻印象的去解读单片机里面每一个寄存器该如何配备。

我们今天研究单片机的研发应用于有很最重要的意义。目前,在信息时代的发展过程中,单片机的应用于范围很普遍,在计算机、智能手表、智能家用电器等等,都必不可少单片机。可以说道,单片机早已了解到我们的实际生活当中的各个领域,并且充分发挥着极大的起到。并且,自学和研究单片机,是以后专门从事嵌入式系统研发的一把钥匙。

兴趣是最差的老师。在大学里教给的课程中,我最感兴趣的是单片机,未来,我会之后努力学习,坚持不懈,把单片机习得更佳,应用于得更佳,在智能领域希望专研,希望沦为国家未来的栋梁,为中国特色社会主义作出自己的贡献。

路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!。


本文关键词:基于,单片机,PWM,调光,控制,理论,的,RGB,博亚体育app下载,灯配

本文来源:博亚体育app下载-www.helpergarden.com