调光台灯设计（共3篇）
调光台灯设计 篇1
0 引言
灯的历史悠久，一般认为电灯是由美国人汤马士·爱迪生所发明。但倘若认真地考据，另一位美国人亨利·戈培尔比爱迪生早数十年已发明了使用相同原理和物料、而且可靠的电灯泡，而在爱迪生之前很多其他人亦对电灯的发明作出了不少贡献。1801年，英国一名化学家Humphry Davy将铂丝通电发光。他在1810年亦发明了电烛，利用两根碳棒之间的电弧照明。1854年，亨利·戈培尔使用一根炭化的竹丝，放在真空的玻璃瓶下通电发光。他的发明今天看来是首个有实际效用的白炽灯。他当时试验的灯泡已可维持400小时，但是并没有即时申请设计专利。
1850年，英国人约瑟夫·威尔森·斯旺开始研究电灯。1878年，他以真空下用碳丝通电的灯泡得到英国的专利，并开始在英国建立公司，在各家庭安装电灯。
1874年，加拿大的两名电气技师申请了一项电灯专利。他们在玻璃泡之下充入氦气，以通电的碳杆发光。但是他们无足够财力继续发展这项发明，于是在1875年把专利卖给爱迪生。
爱迪生的最大发现是使用钨代替碳作为灯丝。之后在1906年，通用电器发明一种制造电灯钨丝的方法。最终廉价制造钨丝的方法得到解决，钨丝电灯泡被使用至今。
随着时代的进步，人们越来越离不开电了。提到电，人们肯定会想到照明设备灯，灯的发明确实是伟大的。而本设计的目的主要是从用户的实际需要出发，用触摸和遥控两种方式来控制照明电路，提高实用价值，降低成本，做到美观。
本设计准备从两个方面切入，由触摸和遥控两大部分组成。设计的重点和难点包括：芯片的选择、电路的简化设计、计算各个参数、电路的组装与调试。
1 电路设计方案
1.1 设计思路
如图一所示的几个模块，本设计主要采用触摸和遥控两大模块来控制台灯的调光。触摸调光主要是利用手的控制去调节台灯的亮度。遥控调光是采用无线电遥控调光，最终使得台灯达到所要调节的亮度。
1.2 设计的具体方案
触摸式步进调光主要采用CS7232芯片来完成，优点是可以简化电路，使得电路的控制变得更加简单。无线电遥控调光主要采用RCM-1A/RCM-1B超高频发收模块为核心，具有电路简单、调光方便、性能可靠等优点，遥控距离为8—15 m，为步进式调光，并具有记忆功能。
2 电路介绍
2.1 模块介绍
图二所示为采用超高频无线电发射模块RCM-1A的发射器，接收部分采用超高频接收模块RCM-1B。RCM-1B是与发射器RCM-1A配对的超高频接收模块，其工作频率为250—300MHz范围内的某个点频。RCM-1B和RCM-1A在出厂时已编号配对，发收频率相同，遥控距离为8—45m，可根据遥控需要选择型号。
触摸调节电路如图三所示。M668是一种新颖的四挡触摸式步进调光集成电路，每触摸一次，灯光就改变一挡，即灯光的亮度可在暗一亮一最亮一亮-微亮之间依次切换。由M668模块构成的步进调光台灯可通过触摸方式方便地改变室内光线的强度，满足用户的不同需求。
图四所示的电路是以调光专用集成电路CS7232为核心组成的。CS7232是专用于白炽灯调光的CMOS集成器件，它通过控制双向可控硅的导通角来实现对灯光亮度的控制，适用于对交流220/115V、50/60Hz电源供电的白炽灯电路。CS7232是一种最新研制的专门为双向可控硅设计的无级调光IC。它采用CMOS工艺，耗电极省、性能稳定、使用方便，是组装调光电路的优选电路。
2.2 器件介绍
本设计电路中所用元器件的选型如下：
(1)发射/接收器：RCM-1A/B;
(2)调光集成块：CS7232;
(3)触摸金属片M:M668;
(4)整流二极管VD1:1N4004(600V);
(5)金属膜电阻器R5:RJ-2W-30kΩ-Ⅱ;
(6)双向可控硅VS:3CTS1(IT≥600mA);
(7)稳压型二极管VDW:2CW53(5V、41mA)。
2.2.1 RCM-1A/1B的介绍
RCM-1A/RCM-1B是西安华翔科技研究所生产的微功耗超短波无线电遥控发射与接收模块，它采用模拟和数字电路的混合集成的方式，发射与接收模块内部已分别集成了调制与解调电路，因此使用非常方便，具有无须调试、外围电路及其简单;输出电平高，有高、低电平同时输出;使用电源电压范围宽、耗电省、体积小、性能稳定及无方向性等优点，特别适宜爱好者自己动手制作各类无线电遥电路，可广泛用于报警器、电动玩具等。
RCM-1A是无线电遥控发射模块，它内部集成了低频振荡器、调制器、超高频振荡器和发射天线，只须外部电源，模块就会向周围空间发射经音频调制的超高频无线电磁波。RCM-1B为无线电接收模块，它内部由超短波接收电路、解调电路、放大电路检波电路、延迟电路及电平转换电路等组成。模块出厂时已将RAM-1A与RAM-1B内部的高频模拟电路、发射与接收天线及数字电路配对调试好后，用环氧树脂密封组装而成，具有良好的防潮性能。
模块的外型尺寸与引出脚排列。其中红色引线为电源正端VDD，发射模块只有两个引出脚：1脚为电源负端VSS;2脚为电源正端VDD。接收模块的五个引出脚分别为：1脚为外接延迟电容端、2脚为高电平输出端、3脚为低电平输出端、4脚为电源正端VDD、5脚为电源负端VSS。
模块基本功能是当两模块在控制范围内，发射模块工作时，接收模块2脚输出高电平、3脚输出低电平;当发射模块不工作时，接收模块2脚输出低电平，3脚输出高电平。RCM-1A/RCM-1B发射与接收模块工作频率在250—300MHz之间，出厂时频率在此范围内是随机的，但至少可提供A、B、C、D四种互不干扰的工作频率。模块根据控制距离远近又划分为I型(8—15m)Ⅱ型(20—30m)和Ⅲ型(35—45m)三种。
2.2.2 CS7232的介绍
CS7232采用标准的双列直插式DIP-8封装形式，它的引脚排列如图五所示。
其内的芯片包括具有压控振荡器的锁相环、逻辑控制电路、亮度状态记忆电路和相位角控制电路等，如图六所示。CS7232的工作电压范围较宽，为3～12V，典型工作电压为5V。
CS7232的主要电参数为：工作电压4.5—4.9V，静态电流400μA，可控制50Hz及60Hz交流电。
各引脚功能如下:
1脚是电源正端;
2脚为灯光亮度渐变控制端，灯光变化一个周期(7.64s)，需从该脚引入83个负脉冲———直接从市电相线上取得50Hz交流电正弦波作时钟信号;
3 脚为内部锁相环路的外接电容器C3输入端;
4 脚为同步信号输入端，低电平有效，直接取自220V交流电;
5 脚为触摸控制输入端，低电平有效;
6 脚也是触摸控制输入端，高电平有效，因本电路未用而接电源负端;
7 脚为电源负端;
8 脚为双向可控硅导通角控制输出端，它输出83阶不同的控制信号，调光移相范围41°～159°。3总电路图及说明
该调光控制电路既可进行无线电遥控，也可以进行触摸式调光。
触摸式步进调光：CS7232的4脚，对其内的锁相环进行同步。5脚为触摸(感应)和调光控制输入端，开灯或调光时，人手触摸金属片M，则人体感应信号经C2、R2输入到CS7232的5脚。当触摸时间不小于332ms时，电路开启并调光，灯光由暗变亮，按暗→亮→最亮→亮→微亮的顺序变化一周所需时间约为7.6s。手停止触摸时，则灯光不再变化，并保持这一亮度，在关灯再开灯时仍起始于这一亮度(芯片有亮度状态记忆电路)。接在5脚的R3、C3为分压、滤波元件，改变R3、C3的阻容参数，可调节触摸灵敏度。当R3的组织较大时，灵敏度高;而当R3的阻值较小时，灵敏度低。一般R3的阻值为330～560kΩ。
无线电遥控调光：调光是通过超高频发射器RCM-1A发射遥控指令进行的。开灯时，按压发射器的技压开关SA，接收模块RCM-1B收到遥控指令后，经放大、解调和变换，其2脚输出上跳变的控制信号，并经R1加至CS7232的6脚。6脚为按键式开/关和调光控制输入端，高电平有效。该脚的功能与5脚相同，但其灵敏度比5脚低。在CS7232的6脚收到高电平新号触发后，当发射器的持续时间不小于332ms时，电路便处于调光状态。由8脚输出的负触发脉冲经限流电阻R6加至VS的触发端，对可控硅的导通角进行控制并调光。调光控制过程与上面介绍的手触摸调光类同，这里就不再复述。
该调光控制电路的电压由R5、VD1、VDW和C7等构成的交流降压整流稳压电路提供(+5V直流电压)。
4调试总结
该无线电遥控/触摸调光电路在元器件选用合理、装备无误的情况下，一般需要调试便可正常工作。需要提醒的有如下四点：一是超高频发收模块应使用出厂时已编号配对的产品，两者的载频相同(为250—300MHz范围内的某一点频);二是确保人身安全，与手触摸片M相连接的C2的耐压值不应低于600V，并串接一只10kΩ电阻R2;三是对于触摸调光集成电路CS7232，若当地无该型号器件，可用SM7232或NB7232代换，三者的功能和引脚排列均相同，可直接代换;四是VD1应选用耐压值不低于400V的1N4004或1N4005(600V)、1N4006(800V)型正品整流二极管(其整流电流为1A)。R5选用功率为2W的金属膜电阻器RJ-2W-30kΩ-Ⅱ;VS选用额定平均电流IT≥600mA的双向可控硅，如3CTS1(国产)或MAC97-6、TLC221T/S(进口)等型号;VDW选用2CW53(5V、41mA)型稳压二极管。
摘要：台灯在目前社会已经相当普及,主要用于卧室床头柜、矮柜或书房写字台,造型色彩千变万化。本设计主要是利用无线电遥控和触摸式两种方式对台灯进行调光的控制。灯光由暗变亮,按暗—亮—最亮—亮—微亮的顺序变化。该遥控、触摸两用调光灯电路以调光集成电路CS7232和无线电发收模块RCM-1A/RCM-1B为核心组成,具有电路简单、调光方便、性能可靠等优点,遥控距离为8—15m,为步进式调光,并具有记忆功能。
关键词：台灯,调光,遥控,触摸
参考文献
[1]陈松.数字逻辑电路[M].南京:东南大学出版社,2006.
[2]赵玉玲,周莉萍.模拟电子技术及应用[M].浙江大学出版社,2007.
[3]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2005.
[4]吴舒辞.电工与电子技术[M].北京:北京大学出版社,2007.
调光台灯设计 篇2
题 目 基于PWM的智能多功能台灯设计 姓 名 韦 洋
专 业 自动化 学 号 201042004 指导教师 曹 卫 锋
郑州科技学院电气工程学院 二○一四年五月
文献综述
基于PWM的智能多功能台灯设计文献综述 前言
台灯是每个家庭的生活必需品，而普通的台灯功能简单，用途单一。随着电子科技的发展，台灯作为人们经常使用的生活必需品也有着很大的发展。逐步朝着多功能化，智能化的方向发展。根据自身所学知识结合实际情况制作一种智能台灯，主要实现台灯的基本照明功能功能，能够智能的调节台灯亮度，能够显示室内温度，拥有万年历时钟功能。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化多功能化。台灯的发展的发展背景
虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体。但是，随着现代电子技术的发展和人们的需求变化，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能化家用电器一样，智能化台灯有许多普通按键台灯所无法比及的优势，智能化台灯一方面可以更节省电能，有利于环保。现今台灯种类样式繁多，灯泡分为：节能灯，白炽灯，LED灯泡。控制方式有：开关控制，触控式，亮度可调式，甚至声控。LED 作为一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源[1]。基于白光LED 的固态照明，是一种典型的绿色照明方式[2]。与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点，代表着照明技术的未来，并符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。基于PWM调光的智能LED台灯的发展现状
自LED光源进入通用照明领域，逐渐取代传统光源，日益占据照明的核心领域。其除了耗能少、无污染、不含汞、寿命长等优点外，可控性强是LED光源区别于传统光源的鲜明特点。因此，充分发挥LED的先天优势，让LED按
文献综述
照人们的照明需求，随时“可控可调”，将使LED更为快速的占据照明领域的核心地位。而如何实现成本可接受的“可控可调”，将非常关键。
调光的需求可以大体分为三类：一是功能型调节光线的需要，如进门的玄关、会议室等；二是家居生活中舒适性和生活格调的体现，比如对灯光的明暗搭配，色温冷暖，既可以根据环境的需要进行调节，也可以起到烘托氛围的作用；三是环保节能的需要，比如公共场所的节能需求。比如停车场照明、商场照明、道路照明等。
目前常见的调光技术主要有：1采用直流电源LED 的调光技术。2采用脉宽调制（PWM）来调光。3用可控硅对LED 调光。按照常规技术的应用有以下三种方案可供选择。
方案一：采用直流电源LED 的调光技术
如果需要要改变LED 的亮度，实现起来相对来说比较容易。发光二极管具有单向导电性是由电流驱动的器件，因为LED 的亮度是取决于通过它的电流，在一定范围内电流越大其亮度越亮，反之则越小。调节LED 的亮度只需要调节电流大小，而LED工作电流很小通常需要串接限流电阻，所以当我们改变其限流检测电阻就能实现改变其电流大小从而改变LED的亮度。但是通常限流检测电阻阻值非常小，用一个很小阻值的电位器来调节电流，操作起来很难实现电流调节。所以一般不采用调节电阻大小来实现调节电流。因此为了实现电流调节，有些芯片提供一个控制电压接口，通过改变输入的控制电压就可以改变其输出恒流值。这样实现起来就比较容易。然而用调正向电流的方法来调亮度会产生一些问题，那就是在调亮度的同时也会改变它的光谱和色温。调电流会产生使恒流源无法工作的严重问题。长时间工作于低亮度有可能会使降压型恒流源效率降低温升增高而无法工作。调节正向电流无法得到精确调光。
方案二：采用脉宽调制（PWM）来调光
LED 是一个发光二极管，它可以快速实现开关。这一特点是其他的发光器件所无法比拟的。因此，我们需要把供电源改成脉冲恒流源，改变电源脉冲宽度的方法，就可以改变其亮度[3]。种方法称为脉宽调制（PWM）调光法。假如脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其工作比D（或称为孔度比）就是ton/tpwm.改变恒流源脉冲的工作比就可以改变LED 的亮度。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法[4]。通过高分辨率计数器的使用，文献综述
方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的[5]。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。脉宽调制调光的优点：
1、不会产生任何色谱偏移。
2、PWM调光具有极高的调光精确度。
3、可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM 信号。
4、PWM调光能够通过软件的方式比较容易实现，使用范围广阔。
方案三：可控硅调光
普通的照明灯具通常采用可控硅来调光，例如白炽灯和卤素灯。因为他们基本是一个纯阻器件，以这样纯阻器件为照明工具的灯光系统对输入电压没有要求，输入电压是否是正弦波交流电对其没有任何影响。通过纯阻器件的电流和电压波形是完全一致的，所以不管电压波形如何偏离正弦波，所以改变输入纯阻器件电压的有效值，就可以调光。但是可控硅却不能对以LED为照明器件的照明系统进行调光。因为LED并不是一个纯阻性的器件。
香港理工大学电子与资讯工程系研究人员最近开发出高性能LED驱动器，可使LED灯更亮更节能。这种新驱动器采用创新的多级PWM技术为LED灯供电，与当下LED产品采用的PWM和线性驱动器相比，这种技术显著改善了光质量和能效。这种方式不局限于LED驱动器，并可提供比PWM或恒流模式更多的好处和选择。采用传统的PWM方式，LED接受的电流是脉冲式的，而不是直流。这种驱动电流以人眼所无法察觉的速度快速开关。以脉冲电流为LED供电使得光输出更容易控制。由Lai Yuk Ming博士、Loo Ka Hong博士以及MichaelTse教授所成立的研究团队，他们对PWM方式进行了转变。脉冲式操作是以最大化光输出同时最小化热能耗的方式进行的重新设计。从而得到更高光效(lm/W)。Loo Ka Hong博士认为，他们的技术可以再节能15%。
综述来说LED调光最好采用的技术是PWM调光。采用PWM 调光时，可以运用微控系统，例如单片机，通过程序可以预先设置好灯光的亮度等级，然后通过调节等级就能实现对灯光的亮度的调节。PWM 调光是可以直接应用于调光型台灯的[6]。因此最终选择PWM调光。
文献综述 基于PWM智能多功能台灯的设计要求和方法
4.1设计要求
功能要求：台灯能够自动调整光强亮度，检测环境温度，显示日历具有闹钟定时功能。
硬件要求：整个系统的硬件部分包括单片机，键盘、显示和信号输出等。
具体要求如下：台灯功率1.8W。能够用按键调节台灯亮度，总共分为十级亮度。能够显示时间日期，星期，台灯亮度，温度，能够进行闹钟定时，能够修改时间日期。
4.2 基于PWM调光的智能LED台灯设计的实现
通过查阅资料，图书馆中的文献，以及一些刊物，了解别人的设计思想和方法，借鉴一些别人的好的思想方法和一些应用比较成熟的电路。进行自己的构思。单片机作为现在许多电子产品的微控制[7]，虽然单片机的品种，规格越来越多。但是52系列单片机仍然是八位单片机应用领域的主要机型。其功能也越来越强大。用52单片机作为智能台灯的控制器，也具有很多优势。通过单片机系统将各个电路模块有机的结合起来。形成一个完整的电路系统。从而实现智能台灯的操作。
此次设计的智能台灯将有以下几个电路模块组成：时钟系统，测温系统，显示系统，恒流LED驱动系统[9]，蜂鸣系统，主控系统，按键系统。硬件电路的设计当然少不了软件的支持。Proteus,keil C51等仿真软件的出现为单片机和硬件电路的仿真提供了很大的便利。Proteus软件能够非常逼真的进行单片机的仿真。为电路的设计提供了理论保障。
硬件电路的实现需要软件的支持单片机的编程可以用汇编语言或是高级语言。而C语言是常用的一种高级语言。程序的设计需要考虑硬件功能的实现。掌握设计程序的思路，学会用计算机语言编写程序，以实现所需处理的任务：
1、重点掌握单片机的基本知识，工作原理，能够掌握用单片机作为微处理器的电路设计。
2、熟悉DS1302时钟芯片的特性和工作原理。
3、熟悉DS18B20温度集成模块的特性和工作原理，掌握其应用。
4、熟悉字符型液晶显示模块1602 的[8]
文献综述
使用，了解显示模块的各个引脚的用途，接法[10]。
5、LED灯采用恒流驱动芯片PT4115的工作原理作用，以及各个引脚的接法[3]。
6、熟悉了解PWM的原理，明白如何通过脉宽调制来进行调光[4]。
7、能够熟练掌握用C语言进行程序设计进行编程。
8、硬件电路的实现。研究手段：本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题。
9、在论文写作工程中尽量做到贴近现实在大量资料的基础上做到真实可靠，发现问题解决问题。在做作品的时候尽量做到多练习，电路做到尽量简单可靠，设计美观，节约成本，实用。总结
随着科技的发展，将来所有的家用电器都将在一个智能控制系统下工作。通过主控系统将家庭所有电器，电子产品有机的联合起来，形成一个智能化的网络。通过互联网实现远程监控。使生活变得更加方便快捷。所以我们认为家居生活的发展方向是：应用简单可靠的系统，通过高智能的精准控制和协同，让生活变得更简单更舒适更节约。LED台灯是家常电器之一，随着现代科技的进步，LED台灯的类型也越来越多。LED台灯的构造、技术等更加符合广大用户的使用，能起到环保、省电、护眼、耐用多功能等，适合于的场所包括有酒店、酒吧、房间、咖啡厅、客厅、办公室、书桌。可以预见不久的将来，LED 必然会进入普通照明领域取代现有的照明光源。而具有智能调光功能多用途的LED照明系统将会拥有更加广阔的前景。
文献综述
参考文献
[1] 赵国强.智能台灯[J].科学启蒙，2007，第Z1期
[2] 陈宜建.智能发光二极管照明控制器设计[J].光源与照明，2012，第三期
调光台灯程序 篇3
sbit LED = P1 ^ 0;sbit ONOFF = P2 ^ 0;sbit ADD = P2 ^ 1;sbit DEC = P2 ^ 2;
unsigned int Brightness;bit MARK;
//库文件定义（定义单片机为8952系列）//台灯控制端口（LED）//开关键 //变亮键
//变暗键
//亮度值，值域0~255（全局变量）
//状态标志位（目前是开灯还是关灯状态）
/***************************************************************************** 延时程序：时间为1mS /*****************************************************************************/ void Delay1mS(unsigned int a){ //延时程序(ms)
unsigned char i;while(--a!= 0){
for(i = 0;i < 125;i++);
} } /**************************************************************************** 延时程序：驱动程序专用
/****************************************************************************/ void delay(unsigned char d){
// 延时功能函数--由d决定延时长度
unsigned char i;while(--d!= 0){
for(i = 0;i < 2;i++);} }
/**************************************************************************** 灯泡驱动程序：根据亮度值驱动灯泡
/****************************************************************************/ void drive(void){
unsigned char a;
} /**************************************************************************** 开灯判断：
/****************************************************************************/ void open(void){
// a = Brightness;LED = 0;delay(a);a = ~a;LED = 1;delay(a);a = ~a;
// a值取反 使a回到原值继续循环
//
// a控制延时长度
//取得亮度值数据 //点亮灯泡
// 延时长度随a而改变
// a值取反 决定灯灭时的占空比
if(ONOFF == 0){
}
//如果ONOFF为0则证明开关键按下 //等待20毫秒躲过按键不稳定的状态 //再看开关键是否被按下 //将标志位变成开灯状态 //等待按键放开 Delay1mS(20);
if(ONOFF == 0){
MARK = 1;
while(ONOFF == 0);}
} /**************************************************************************** 关灯判断：
/****************************************************************************/ void close(void){
//
} /**************************************************************************** 变亮判断：
/****************************************************************************/ void add(void){
// if(ADD == 0){
//如果ADD为0则证明变亮键按下
} Brightness++;if(Brightness > 254){ }
//亮度值加1
//如果亮度值大于最大值时 //则保持最大值状态 if(ONOFF == 0){ Delay1mS(20);
} if(ONOFF == 0){ MARK = 0;
}
//将标志位变成关灯状态
while(ONOFF == 0);
Brightness = 254;
} /**************************************************************************** 变暗判断：
/****************************************************************************/ void dec(void){
if(DEC == 0){
} Brightness--;if(Brightness < 1){ Brightness = 1;}
//
} /**************************************************************************** 初始化： /****************************************************************************/ void init(void){ LED
} ONOFF ADD DEC Brightness MARK =
1;
//
//灯泡和按键初始状态设置
= 1;= 1;= 1;= 130;= 0;
//初始化亮度值
//状态切换标志位
/**************************************************************************** 主循环体：
/****************************************************************************/ void main(void){
// 主函数 实现程序流程
init();
//调用初始化程序
while(1){
if(MARK == 0){
}
} open();
} if(MARK == 1){
} drive();close();add();dec();
//状态标志为关灯状态时 //等待开关键按下（开灯）//状态标志为开灯状态时
//驱动灯泡
//判断开关键按下（关灯）