基于无线传感网的LED照明控制系统[3]

　　针对图4的遥控器结构图，遥控器由单片机模块、ZigBee无线射频模块、4×4独立按键模块、串口模块、12864液晶屏模块和9V蓄电池供电电路组成.部分相同的硬件选型参考LED监控器，其他硬件选型的具体分析如下：因为STC89LE516RD+单片机芯片包含1　280字节的RAM 数据存储器，63K字节的Flash程序存储器，存储器容量大，操作简单，也具有串口直接擦写程序等优点，因此该芯片作为遥控器的单片机.因为要将各个LED监控器节点的状态信息显示在液晶屏上，所以选用带有5V电压驱动及中文字幕的12864液晶屏.其他元器件则选择市场上普通元器件.

　　由于很多模块的硬件电路比较通用，笔者不过多阐述，只给出LED驱动芯片CAT4101外围电路.

　　2.2　LED驱动芯片CAT4101外围电路

　　要实现LED的调光系统，必须依赖一块LED驱动芯片.因为CAT4101的外围电路设计较为简单，只需产生不同占空比的PWM 波即可实现对LED灯的亮度调节，因此该系统选用了CAT4101这块芯片，其外围设计电路图如图5所示.第一个的EN/PWM 管脚即与单片机STC12LE4052AD的PWM0

　　管脚相连，其中J8-1相连的是松乐继电器的一个管脚，主要用于12V电压的接入与断开.J8的排针接

　　3×1W 的LED灯，流过LED灯的最大电流可以达到1A，流过LED灯的电流与复位电阻存在一定的关系.[6]

　　公式(1)是CAT4101芯片Reset管脚电压、复位电阻和驱动电路的关系.因为要驱动3个串联的1WLED灯，尽量要使LED灯达到最大的亮度，这样的调光系统才有更好的视觉显示效果.根据表1复位电阻和驱动电流的关系，最终选择了1.5K的复位电阻，测得的复位电压Vreset为1.2V，I=314mA，此电流基本达到LED灯的最大额定电流，J8两端的电压达到最大10.7V，LED灯达到最亮状态.

　　LED监控器带有继电器主要是实现LED灯的开启和断开，该外围电路可以从两个方面进行分析，使用光耦进行电平转换，3.3V转换成5V，同时将系统隔离，就能够保证光耦两侧电路的电源是相互独立，光耦左侧是单片机系统，PA4是单片机的一个管脚，电源为+3.3V和GND，光耦右侧是继电器系统，5V驱动继电器的开关，实现LED灯12V电源的开启和断开.同时，如果右侧的系统出现了问题，即使将光耦内部右侧的三极管烧坏，光耦左侧的系统也不会受影响而能够继续正常工作，光耦独特的隔离技术给该系统提供了安全.

　　单路线性光耦PC817输入端发光二极管的最大电流为15mA，输入反向最大承受电压6V，因为单片机在正常工作状态下其I/O口保持在高电平状态，并且能够提供10mA左右的电流，光耦左侧的第1管脚不能直接接单片机的I/O口，需要左侧的Q2，R10，R11驱动光耦，主要目的是提供给光耦开启时所需的足够电流.

　　光耦右侧是继电器系统，当光耦内部左侧的发光二极管导通时，其右侧的3管脚与4管脚导通，三极管Q1的B极为低电平，三极管Q1导通，继电器内部的电磁片向左拨，12V直流电压与J8-1连接在一起，这其实就相当于给了LED　12V的电源，当然在左侧发光二极管未导通情况下，三极管将处于未导通状态，相当于LED灯断路.这里继电器的第一个管脚不能直接接5V管脚，主要是因为不能提供足够大的导通电流，需要加一个三极管Q1起到放大电流的作用。