基于LPC1114的智能节能LED台灯控制器设计

　　摘要：本设计采用NXP基于ARM Cortex M0的MCU--LPC1114作为核心控制器，利用其丰富的片内外设，通过环境光线传感器和超声波测距传感器实时采集环境光线强度和用户到LED台灯的使用距离，并与通过用户按键设置的LED台灯使用距离和亮度进行对比，从而调节LPC1114的PWM输出占空比，驱动LED台灯驱动器，在保证LED台灯使用视野亮度恒定的情况下，实现人走灯灭和根据环境光线强度智能调节LED台灯亮度两大功能，实现智能节能效果。本设计是一个高效、低成本且有良好用户体验的解决方案。

　　引言

　　随着科技的进步和发展，国家和社会越来越关注环境问题，对能耗的控制提出了越来越高的要求。LED作为一种绿色环保且发光效率极高的器件被广泛应用于日常照明中。然而，目前市售的LED台灯控制器，大多都由电源开关、亮度调节旋钮和LED驱动器组成，只具有简单的LED台灯开启与关闭，手动亮度调节以及LED驱动恒流恒压控制功能，功能单一，能耗控制不精确，无法实现智能节能，用户体验较差。

　　为了克服现有LED台灯控制器的以上缺点，基于LED驱动器芯片大多数具有PWM(脉宽调制)控制输入，而基于ARM Cortex M0的半导体微控制器(MCU)具有丰富的片内外设和低功耗特点，正好能够产生和控制一定频率的PWM输出。本设计提供了一种基于MCU、超声波测距及光线强度传感器的解决方案。以NXP的LPC1114作为核心控制器件，通过超声波测距传感器和环境光线传感器自动检测用户是否离开以决定LED台灯开启与关闭以及自动感应环境光线强度从而自动调节LED台灯亮度两方面来保证智能节能的效果。另外，本控制器的用户使用视野光强和自动开启/关闭距离均可通过按键进行设置，从而使本LED台灯的设计和使用更加人性化。

　　系统框图

　　整个智能节能LED台灯控制器由LED台灯本身的220V-AC交流输入，经台灯的电源AC-DC模块之后获得的LED驱动器工作电压9V，经LDO电源转换芯片AMS1117-5.0和AMS1117-3.3转换得到5V和3.3V电压，分别给LED驱动电路、超声波传感器、LCD1602液晶显示屏和LPC1114及环境光线强度传感器供电。

　　LPC1114的ADC通过采集环境光线传感器输出的环境光线强度，据此改变PWM占空比，PWM的输出经后级的LED驱动电路滤波放大后自动控制LED亮度;超声波测距传感器实时测量用户到lED台灯的距离，从而为LPC1114智能控制LED台灯的开启/关闭提供可靠依据。用户设置按键用于完成用户对LED台灯使用距离和光强的自定义设置，同时将用户设置的LED台灯使用距离及亮度实时地显示在LCD1602液晶显示屏上，从而使得整个设计更加易用和人性化。

　　整个智能节能LED台灯控制器硬件系统框图设计如图1(图中虚线部分为LED台灯自身功能模块，非本设计内容)。