摘 要

在信息化时代迅速发展的今天，越来越多的家电与Wi-Fi技术相结合。传统LED的研究，在于提高LED工作效率、降低能耗等，但大多数LED的研究仍是近距离开关来控制，缺少远距离控制安全性。

本文引入Wi-Fi技术和单片机控制技术，实现安卓APP程序对LED远程智能化控制。本文在绪论中对LED驱动电源的研究背景和国内外研究现状进行了分析。结合当前Wi-Fi网络智能化控制技术，确认了本论文所研究的方向。在电路的硬件组成中，着重介绍了开关电源调制方式的确定，最终采用PWM电压调制。其次对单片机模块以及手机APP做了相应的软件设计。最后使用Multisim仿真软件对LED驱动程控恒流源主电路进行了仿真，分析PWM方波电压占空比与输出恒定电流值的关系，并且对手机APP远程控制单片机模块上LED小灯亮度做了实物仿真分析。

关键词：单片机；Wi-Fi通信模块；手机APP；LED驱动电源

Abstract

Today, with the rapid development of the information age, more and more home appliances are combined with Wi-Fi technology. The research of traditional LED is to improve LED working efficiency and reduce energy consumption. However, most of the research of LED is still controlled by a close-range switch, which lacks the safety of remote control.

This article introduces Wi-Fi technology and single-chip control technology to achieve remote intelligent control of LED by Android APP program. This article analyzes the research background and current research situation of LED drive power in the introduction. Combined with the current Wi-Fi network intelligent control technology, the research direction of this paper is confirmed. In the hardware composition of the circuit, the determination of the switching power supply modulation method is emphasized, and finally the PWM voltage modulation is used. Secondly, the corresponding software design is made for the single-chip module and mobile phone APP. Finally, the Multisim simulation software was used to simulate the main circuit of the LED driver programmable constant current source, the relationship between the PWM square wave voltage duty cycle and the output constant current value was analyzed, and the brightness of the LED small lamp on the single-chip module of the mobile phone APP was controlled Simulation analysis.

Keywords:SCM；Wi-Fi communication module；mobile phone APP；LED driver

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文主要内容与组织结构 3

1.3.1论文内容 3

1.3.2论文的结构安排 3

第2章 LED程控硬件电路设计 5

2.1LED特性 5

2.2开关电源调制方式的确定 6

2.3主电路设计与实现 7

2.1.1 LR滤波电路设计与实现 7

2.1.2电压/电流转换电路设计与实现 7

2.4控制电路设计与实现 8

2.5本章小结 10

第3章 LED程控驱动软件设计 11

3.1单片机软件设计 11

3.1.1软件总体设计框架 11

3.1.2软件部分参数的设定 11

3.2手机端APP开发 14

3.2.1基础功能 14

3.2.2Eclipse用户界面设计 14

3.2.3APP软件部分参数的设定及原理 16

3.3本章小结 17

第4章 仿真与分析 18

4.1占空比与恒定电流关系仿真分析 18

4.2APP程控LED实物分析 19

4.3本章小结 22

第5章 总结与展望 23

5.1论文总结 23

5.2工作展望 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

随着国家科技经济的高速发展，国家提出“节能减排”口号，使用绿色、高效的节能照明系统是一个重要的内容。不同于以往白炽灯220V交流驱动，LED具有以下优点：1）使用寿命长；2）环保；3）色彩混合的灵活性；4）照明效率高等。LED采用的是直流驱动的方式。直流驱动方式的主要特点就是发热少、电压低、工作电流小，但是直流驱动方式如果直接连接市电就会照成频闪。这时需要设计一款LED驱动电源确保直流驱动。

现有LED驱动电源技术有很多，但仅仅停留在如何让同一种LED稳定工作，如果更换其他种类的LED需要改变电路相关的元器件参数，在实际生活中存在诸多不便。在同一个地点随着时间推移环境亮度是会发生改变，满足人眼需要的亮度也是会发生变化的，但是普通LED驱动电源只是将恒定电流控制在一个恒定的值，这使得LED在面临环境亮度变化时无法得到及时的调控。当这样LED驱动电源使用量很大的时，可能会造成一定能源浪费，不符合国家绿色环保理念。如果应用在家用电器上，当人眼在不同状态下所需要的环境亮度因人而异，每个人都有自己的标准，普通LED驱动电源不可能存在多个档位来尽可能满足大部分人的需求，LED驱动电源所需要改进是将亮度调节线性化。本文要将LED驱动电源上接入一个上位机，通过改变上位机的输出电压，来改变LED驱动电源的恒定电流。但是有线键控的上位机对LED驱动电源的操作有限，在面临某些特殊情况，需要人为远距离控制，本文引入无线网络技术，把身边随身携带的手机可以通过无线网络技术与上位机连接，进而控制LED驱动电源恒定电流值的大小。

无线网络技术实际上是用于连接无线网络基于计算机的通信技术。随着网络技术的不断提高，当今的无线网络技术涵盖了各种无线网络终端，便于实现无线技术的数据通信和资源共享。近年来，无线网络的传输速度，相关的安全性和加密算法的不断提高，人们逐渐意识到无线网络技术的优点。在无线网络的研究领域中，应用比较多的模块有蓝牙通信模块和Wi-Fi通信模块。对于广大用户来说Wi-Fi常见出现在智能家具上，有了Wi-Fi人们能更便捷通过多种不同设备来控制所需要用的家电，同时也能根据家电反馈的数据，反馈设备的运行状态从而实现更加智能的控制。从手机APP安卓程序到控制LED驱动电源的恒定电流，需要一个可以处理手机APP软件发送的数据信号，同时根据反馈的数据改变输出的电压信号的中转控制系统。本文采用51单片机作为上位机并连接Wi-Fi模块一起组合为通信智能调节模块，实现手机端通过通信智能调节模块对LED驱动电源的恒定电流进行智能化控制。

1.2国内外研究现状

21世纪以来LED驱动电源技术不断在进步和突破，光照效率不断在提高，制造成本也在逐步降低。卢东红在2016年研究中详细的归纳之前LED驱动电源：拓扑结构、开关电源的控制方式、功率因素校正技术种类及原理。并结合STM32芯片设计了智能LED驱动电源，并对软件设计做出的初步的设想。但是卢东红研究只是对单个LED灯的照明控制进行了设计，硬件电路采用的是小功率反激式LED驱动电源^[1][2]，软件设计上利用PID算法实现对电源系统的闭环控制加强了电源自身的能控性^[3]，并没有加入人机交互更智能的设计。最后卢东红在展望中提出了LED驱动技术与互联网Wi-Fi相结合的构想成为本文LED驱动程控恒流源的思想来源之一。