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简易稳定光源

摘要随着社会的发展,人们对能源需求的急剧增加,节能意识日渐受到重视。

高亮度LED灯以其功耗低、亮度高、寿命长等特点被广泛使用。本作品为简易

稳定光源的设计与制作，采用德州仪器的LaunchPad(msp430g2553)单片机为控制

核心，DAC(TLV5618)输出电压信号转换为电流来调节LED灯的亮度。本作品还

带有其他功能，如：LED灯的亮度随着外界光强的变化而自动变化，以维持总

光强不变；实时显示外界光照强度的变化；周围2米内无人时，LED灯延时3~5

秒自动熄灭。整个系统稳定度高、制作成本低，具有很好的实用性。

关键字节能简易稳定光源msp430g2553TLV5618OPA2333亮度可调

一、方案比较

方案一：将滑动变阻器与定值电阻串联，利用滑动变阻器的分压来直接调节

LED的亮度。此方案简单，但调节的精度太差，且无法保证输出电流恒定不变。

方案二：采用LED电源芯片LM3405A,改变PWM波的占空比来控制LED

的亮度。此方案的优点是PWM波调节简单并且准确，输出电流稳定，纹波小。

缺点是电源芯片造价昂贵，所需元器件精度要求高。

方案三：由单片机控制DAC输出电压信号，由电压信号控制U/I转换器转

换成电流，并联两个三极管来驱动LED灯。此方案简单可行，控制精度高，输

出电流稳定性好。

根据实验室实际条件，作品制作成本，实现难易程度等因素，我们选择方案

三。

二、系统设计

1、系统总体描述：

本作品为简易稳定光源，系统控制原理为:由按键(光敏电阻或热释电模块)

产生驱动信号,驱动单片机产生对应的控制信号(一系列数字),控制信号(一系列

数字)按照确定的对应公式控制DAC(TLV5618)产生相应的电压信号（一系列电

压值）。DAC(TLV5618)的2.5V基准电压由芯片MC1403提供。DAC(TLV5618)

的电压信号通过U/I转换器转换成电流，用NPN型三极管8050驱动LED灯发

光。用诺基亚5110液晶屏实时显示电流值和外界光强值。本作品具有三个工作

模式。

（1）普通模式：LED灯的亮度由按键来控制，按键加（按键减）每按一次

输出电流步进（退）5mA，液晶屏显示输出电流值和外界光强值。

（2）光敏模式：LED灯的亮度随外界光强的变化而变化，从而维持总的光

照强度不变，液晶屏显示输出电流值、外界光强值和设定光强值。

（3）热释电模式：LED灯周围2米内无人时,延时3~5秒后自动熄灭(我们

为了使LED具有指示功能,LED并没有完全熄灭,而是具有微弱的亮度)。当检测

到运动的人时，LED灯再次点亮。液晶屏显示外界光强值。

2、系统框图

图1系统框图

3、系统具体构成

（1）控制核心部分

我们的作品采用德州仪器生产的LaunchPad(msp430g2553)单片机。该型单片

机自带ADC转换功能，将光敏电阻的电压信号转换为对应的数字。LaunchPad

具有两组I/O接口，对于我们的作品来说已经足够了。

（2）键盘及显示部分

我们采用独立键盘，并焊接在电路板上，VSS接单片机的+3.3V电源。按键

有3个，2个控制步进加减，1个选择工作模式。显示器件采用诺基亚5110液晶

屏，分辨率48×84。屏幕小巧，分辨率高。

（3）DAC转换部分

DAC采用12位的TLV5618，它的DIN、SCLK、CS三个端子接受来自单片

机的控制信号，OUT输出端输出电压信号控制下一级的U/I转换器。REF接2.5V

基准电压，基准电压由芯片MC1403产生。

TLV5618电压转换公式为：

其中为单片机输出的数字，为基准电压。

（4）U/I转换器及LED灯部分

U/I转换器的运算放大器采用高精度低温飘轨道轨双运放OPA2333。运放A

连成闭环负反馈电路，运放B构成放大倍数为4的同相放大器，用于提高电压

的采集精度。输出电压通过并联的电阻R13、R14、R15转换成电流，此时电流

很微弱，通过并联的三极管放大电