红外感应PWM亮度控制高亮度LED灯制作

　　一、引言

　　设计并制作一种红外亮度控制HB-LED灯。可以用于展板照明、走廊、工作台灯等，其原理框图如下。感应一次(如挥手)，亮度依次增加或减少。为了达到要求，我们规定(1)亮度至少3-5级(2)显示采用高亮度,功率0.5-2W。

　　由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性会大大提高。

　　二、各模块原理及设计

　　1.红外发射与接收模块

　　红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光，常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。本次设计采用TL0038BD一体化红外接收器，该器件具有低功耗，高灵敏度及较强的抗干扰能力，广泛应用于家用电器，遥控玩具等红外遥控接收。

　　2.PWM控制电路

　　(1)PWM技术简介

　　脉宽调制(PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，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。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。PWM技术的广泛应用与其的优点是密不可分的，PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。PWM的控制方法也有多种方法，包括相电压控制PWM，线电压控制PWM，电流控制PWM，等多种方法。

　　(2)PWM技术的实现

　　在本次实验中，采用软件生成的方法控制PWM，由51单片机产生中断来产生PWM的调制波形，通过调节PWM的占空比来控制LED的明暗。单片机的C语言实现在附录中给出。

　　3.LED驱动电路的实现

　　LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。它具有体积小，耗电量低，使用寿命长，高亮度低热量，坚固耐用，多变幻等一些优点。

　　按照芯片驱动类型大致分为恒流源、电荷泵和开关电源三种类型，按照负载连接方式分为串联型、并联型和串并混联型。市场上有很多的专业驱动芯片集成了部分的LED驱动电路，解决了将高压的交流电变换成低压的交流电(AC/AC)，然后将低压的交流电经桥式整流变换成低压的直流(AC/DC)，再通过高效率的DC/DC开关稳压器降压和变换成恒流源，输出恒定的电流驱动 LED光源等一些比较复杂的问题。使用比较方便，能够方便简洁的达到大功率LED的驱动效果。

　　由于在MAXIM公司申请到了试用的MAX5035和MAX5033芯片，对解决LED的驱动有了很好的解决方案。基于固定频率、高集成度PWM开关转换器MAX5035输出电流可达1A，MAX5033的输出电流可达500mA，完全可以达到大功率LED驱动的要求。

　　本次设计的电路主要分为LED驱动模块，电源供电模块，单片机模块，反馈模块等，经过最后实地测试，连续进行PWM中断程序调节，通过挥手产生脉冲电平信号的方式，最多可以使LED灯亮度变化8个等级，亮度分明，电压幅值十分稳定，这样就较好地达到了设计要求。