基于LPC1114的智能節能LED臺燈控制器設計

　　摘要：本設計采用NXP基于ARM Cortex M0的MCU--LPC1114作為核心控制器，利用其豐富的片內外設，通過環境光線傳感器和超聲波測距傳感器實時采集環境光線強度和用戶到LED臺燈的使用距離，并與通過用戶按鍵設置的LED臺燈使用距離和亮度進行對比，從而調節LPC1114的PWM輸出占空比，驅動LED臺燈驅動器，在保證LED臺燈使用視野亮度恒定的情況下，實現人走燈滅和根據環境光線強度智能調節LED臺燈亮度兩大功能，實現智能節能效果。本設計是一個高效、低成本且有良好用戶體驗的解決方案。

　　引言

　　隨著科技的進步和發展，國家和社會越來越關注環境問題，對能耗的控制提出了越來越高的要求。LED作為一種綠色環保且發光效率極高的器件被廣泛應用于日常照明中。然而，目前市售的LED臺燈控制器，大多都由電源開關、亮度調節旋鈕和LED驅動器組成，只具有簡單的LED臺燈開啟與關閉，手動亮度調節以及LED驅動恒流恒壓控制功能，功能單一，能耗控制不精確，無法實現智能節能，用戶體驗較差。

　　為了克服現有LED臺燈控制器的以上缺點，基于LED驅動器芯片大多數具有PWM(脈寬調制)控制輸入，而基于ARM Cortex M0的半導體微控制器(MCU)具有豐富的片內外設和低功耗特點，正好能夠產生和控制一定頻率的PWM輸出。本設計提供了一種基于MCU、超聲波測距及光線強度傳感器的解決方案。以NXP的LPC1114作為核心控制器件，通過超聲波測距傳感器和環境光線傳感器自動檢測用戶是否離開以決定LED臺燈開啟與關閉以及自動感應環境光線強度從而自動調節LED臺燈亮度兩方面來保證智能節能的效果。另外，本控制器的用戶使用視野光強和自動開啟/關閉距離均可通過按鍵進行設置，從而使本LED臺燈的設計和使用更加人性化。

　　系統框圖

　　整個智能節能LED臺燈控制器由LED臺燈本身的220V-AC交流輸入，經臺燈的電源AC-DC模塊之后獲得的LED驅動器工作電壓9V，經LDO電源轉換芯片AMS1117-5.0和AMS1117-3.3轉換得到5V和3.3V電壓，分別給LED驅動電路、超聲波傳感器、LCD1602液晶顯示屏和LPC1114及環境光線強度傳感器供電。

　　LPC1114的ADC通過采集環境光線傳感器輸出的環境光線強度，據此改變PWM占空比，PWM的輸出經后級的LED驅動電路濾波放大后自動控制LED亮度;超聲波測距傳感器實時測量用戶到lED臺燈的距離，從而為LPC1114智能控制LED臺燈的開啟/關閉提供可靠依據。用戶設置按鍵用于完成用戶對LED臺燈使用距離和光強的自定義設置，同時將用戶設置的LED臺燈使用距離及亮度實時地顯示在LCD1602液晶顯示屏上，從而使得整個設計更加易用和人性化。

　　整個智能節能LED臺燈控制器硬件系統框圖設計如圖1(圖中虛線部分為LED臺燈自身功能模塊，非本設計內容)。