觸摸屏控制的LED調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、觸摸屏控制的LED調(diào)光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要:該系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于STM32F103RBT6處理器為系統(tǒng)主控芯片，采用在觸摸屏上設(shè)計(jì)調(diào)光控制界面，通過對(duì)觸摸屏的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的調(diào)光控制，調(diào)光采用PWM脈沖寬度調(diào)制，PWM調(diào)光的占空比范圍為0-100%，按1%的梯度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過恒流源電路驅(qū)動(dòng)LED燈。該設(shè)計(jì)的觸摸屏采用四線電阻屏，顯示屏為TFT彩屏。隨著現(xiàn)代人們追求藝術(shù)化、個(gè)性、高品位的生活，本組研制了用戶可以隨意調(diào)光，取代了傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)的觸屏按鍵模式，從而控制LED燈的漸變。關(guān)鍵詞：STM32F103RBT6；四線電阻屏；PWM脈寬調(diào)制; 恒流源電路：LED調(diào)光一、前言 近幾年來，隨著科技的發(fā)展和物質(zhì)

2、生活水平的提高，家居、酒店智能化也不斷被人們所推崇。如今LED已經(jīng)隨處可見，其靠著低能耗，體積小，便宜等優(yōu)點(diǎn)迅速搶占了市場(chǎng)。而電阻式觸摸屏工作在于外界完全隔離的環(huán)境中，它不怕灰塵、水汽和油污，可以用任何物體來觸摸，比較適合家居和工業(yè)控制領(lǐng)域，充分發(fā)揮LED數(shù)字化照明的優(yōu)勢(shì)。目前正是發(fā)展該系統(tǒng)的最佳時(shí)機(jī)，它將LED提光改革浪潮下的一波新的增長點(diǎn)，所以我們完全有必要設(shè)計(jì)一款由觸摸屏控制的LED調(diào)光系統(tǒng)。智能調(diào)光系統(tǒng)是按照預(yù)先編制的運(yùn)行規(guī)律和工作條件自行運(yùn)行的燈光環(huán)境智能調(diào)光管理系統(tǒng)，也是隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)的發(fā)展而興起的現(xiàn)代照明控制方式。二、系統(tǒng)功能與意義的概述 該系統(tǒng)具有電路

3、簡(jiǎn)單、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高、功能易擴(kuò)展等特點(diǎn)，可充分適用在各種場(chǎng)景下高精度調(diào)光的要求：控制LED燈光的強(qiáng)弱，調(diào)出理想的情調(diào)，隨心所欲，達(dá)到最佳效果。適用于家居客廳，酒店賓館，會(huì)所KTV，別墅公寓，現(xiàn)代茶室，咖啡廳，辦公場(chǎng)所，會(huì)議室。采用TFT彩屏觸摸模式實(shí)現(xiàn)調(diào)光控制，指示一目了然，方便夜間辨識(shí)，無論晴天還是雨天用戶均可調(diào)出各自所需的燈光亮度。定時(shí) 、觸屏操作，方便省心，符合現(xiàn)代潮流。對(duì)于順應(yīng)人們舒適便捷的生活要求，促進(jìn)LED照明發(fā)展有著重要意義。三、硬件電路設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)方案比較與選定1微控制處理器部分方案一：采用51單片機(jī)（如AT89S51）作為為控制核心。方案二：STM32F103RB

4、T6處理器作為微控制核心。選用方案二。STM32F103RBT6相對(duì)于51單片機(jī)性價(jià)比高，資源多，功能強(qiáng)大。2開關(guān)控制部分方案一：采用四線電阻式觸摸屏。方案二：采用傳統(tǒng)機(jī)械開關(guān)。選用方案一。電阻式觸摸屏環(huán)境要求低，可以用任何物體來觸摸寫字畫畫。新穎方便。 3屏幕顯示部分方案一：采用點(diǎn)陣顯示數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)是體積大。方案二：采用TFT觸摸彩屏。 選用方案二。TFT觸屏相比于點(diǎn)陣TFT觸屏體積小，但有更多的空間來顯示數(shù)據(jù)。而且是觸屏，連按鍵都省了。4LED燈驅(qū)動(dòng)電路部分方案一：采用串聯(lián)電阻來控制電流。方案二：采用恒流源電路。選用方案二。對(duì)LED做恒流控制，目前是效率最高，成本最低的方案?？色@得預(yù)期的亮度

5、要求。此系統(tǒng)本組采用PT4115的降壓恒流源。（二）電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要分為電源部分，主控部分，觸摸屏部分，驅(qū)動(dòng)電路部分，系統(tǒng)總框圖如圖1所示。STM32F103RBT6 電源觸摸屏PT4115LED燈PWMM圖 1 系統(tǒng)總框圖1電源電路電源電路主要由變壓器、橋式整流、LM7805和電容組成。220V電源經(jīng)過變壓器，接入橋式整流，經(jīng)過濾波到LM7805穩(wěn)壓，穩(wěn)壓成5V直流電，再通過ASM1117穩(wěn)壓成3.3V輸出給STM32F103RBT6板塊供電。2主控部分STM32F103RBT6芯片資源：32位CPU，最高主頻72MHz，51個(gè)GPIO口，128KB字節(jié)FLASH，20KB SRAM,3個(gè)串

6、口，2個(gè)12位ADC，3個(gè)16位定時(shí)器，1個(gè)24位系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器，1個(gè)USB，2個(gè)I2C，2個(gè)SPI。STM32F103RBT6開發(fā)板上的PA7口通過PWM脈寬調(diào)制，經(jīng)過PT4115恒流控制LED燈。開發(fā)板上的LED0接在PA8上，LED1接在PD2上，其中LED0和LED1是低電平有效。TFT觸摸屏與STM32總共有5根線相連接，分別是PC0、PC1、PC2、PC3、PC13。3四線電阻屏四線電阻模擬量技術(shù)的兩層透明金屬層工作時(shí)每層均增加5V恒定電壓：一個(gè)豎直方向，一個(gè)水平方向。一次校正，穩(wěn)定性高，永不漂移?；驹恚菏种赴磯浩聊?，雙層屏幕間距離改變，導(dǎo)致屏幕電阻值改變，獲得觸摸信息，顯示在

7、液晶屏上。 (x,y)坐標(biāo)原理如圖2所示。圖 2 四線電阻原理圖4LED燈驅(qū)動(dòng)電路LED的特性：發(fā)光亮度與通過的電流量幾乎呈線性正比關(guān)系。LED驅(qū)動(dòng)電路特性：輸出電源是恒定的，而輸出電壓會(huì)跟隨LED的VF值去變化。LED受電流變化影響比較大，采用恒流源驅(qū)動(dòng)能延長LED的使用壽命。此系統(tǒng)的恒流源驅(qū)動(dòng)電路我們采用PT4115來實(shí)現(xiàn)。四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)（一）TFT-LED顯示程序 相關(guān)步驟：設(shè)置STM32F103RBT6與TFTLCD模塊相連接的IO。 初始化TFTLCD模塊。 通過函數(shù)將字符和數(shù)字顯示到TFTLCD模塊上。LCD_Fill(80,50,160,110,RED); /填充一個(gè)紅色的矩

8、形框LCD_Fill(80,210,160,260,BLUE); /填充一個(gè)藍(lán)色的矩形框Test_Show_CH_Font24_2(90,70,0,GREEN,RED);/矩形框里顯示字體調(diào)Test_Show_CH_Font24_2(118,70,1,GREEN,RED); /矩形框里顯示字體光Test_Show_CH_Font24_2(90,220,4,WHITE,BLUE); /矩形框里顯示字體定時(shí)Test_Show_CH_Font24_2(118,220,5,WHITE,BLUE);Test_Show_CH_Font24_2(20,150,2,BLUE,GREEN); /矩形框里顯示字體

9、燈亮Test_Show_CH_Font24_2(48,150,3,BLUE,GREEN);Test_Show_CH_Font24_2(160,150,6,MAGENTA,YELLOW);/顯示字體燈滅Test_Show_CH_Font24_2(188,150,7,MAGENTA,YELLOW);以填充的方式在TFT主界面上畫出四個(gè)矩形，上下左右分別寫有調(diào)光、定時(shí)、燈亮、燈滅。調(diào)光界面上下左分別寫有遞增、遞減、返回。定時(shí)界面上最上方顯示有時(shí)間數(shù)值、上左上右下左下右分別寫有加一、減一、確定、返回。（二）觸摸屏按鈕控制程序KEY_Init是用來初始化按鍵輸入的IO口的，將PA0、PA13、PA15

10、設(shè)置成輸入。void KEY_Init(void) /按鍵初始化 RCC-APB2ENR|=1CRL&=0XFFFFFFF0;/PA0設(shè)置成輸入 GPIOA-CRL|=0X; GPIOA-CRH&=0X0F0FFFFF;/PA13,15設(shè)置成輸入 GPIOA-CRH|=0X; GPIOA-ODR|=1ODR|=1=80&Pen_Point.X050&Pen_Point.Y0=10&Pen_Point.X0130&Pen_Point.Y0顯示在液晶上。 要生成16*16的GBK字庫，則選擇GBK，字寬和高均選擇16，其他大小選擇12，然后選擇眾向取模方式二，最后單擊生成字模就會(huì)出現(xiàn)所需字庫了。點(diǎn)

11、陣字庫的設(shè)置如圖3所示。圖3 點(diǎn)陣字庫的設(shè)置方法在指定位置（x，y） 顯示1個(gè)16*16的漢字程序如下。void Test_Show_CH_Font16(u16 x,u16 y,u8 index,u16 color) u8 temp,t,t1;u16 y0=y; for(t=0;t32;t+) /每個(gè)16*16的漢字點(diǎn)陣 有32個(gè)字節(jié) if(t16)temp=tfont16index*2t; /前16個(gè)字節(jié)else temp=tfont16index*2+1t-16; /后16個(gè)字節(jié) for(t1=0;t18;t1+) if(temp&0x80)LCD_Draw_Point(x,y,color

12、);/畫實(shí)心點(diǎn)else LCD_Draw_Point(x,y,BACK_COLOR); /畫空白點(diǎn)（使用背景色）temp0) LED0_PWM_VAL-=9; /占空比的1%的梯度遞減當(dāng)在屏幕上按下遞減鍵的時(shí)候，開發(fā)板上的DS1燈閃0.2秒后滅掉，實(shí)現(xiàn)按1%的梯度控制小燈越來越暗，最后達(dá)到占空比為0%，熄滅。LED1=1;delay_ms(200);LED1=0; /延時(shí)0.2秒使LED燈閃爍 if(LED0_PWM_VALCR1|=0x01; 定時(shí)器2中斷服務(wù)程序如下。void TIM2_IRQHandler(void) if(TIM2-SR&0X0001)/溢出中斷LED1=!LED1;t

13、ime-;if(time=0)LED0_PWM_VAL=900; /燈滅LED1=1;TIM2-CR1&=0x01; /不使能定時(shí)器2 TIM2-SR&=(10);/清除中斷標(biāo)志位 五、下載調(diào)試與測(cè)試結(jié)果觸摸屏三個(gè)界面如圖6、圖7、圖8所示。調(diào)光燈亮燈滅定時(shí)遞增返回遞減確定加一減一返回20圖6 主界面 圖7 調(diào)光界面 圖8 定時(shí)界面在完成軟件設(shè)計(jì)之后，我們將編譯好的文件下載到STM32開發(fā)板上，觀看其運(yùn)行結(jié)果是否與編寫的一致。當(dāng)在主界面依次按下燈亮 、調(diào)光，切換到調(diào)光界面，按下遞減鍵的時(shí)候，開發(fā)板上的DS1燈閃0.2秒后滅掉，控制小燈越來越暗；按下遞增鍵的時(shí)候，開發(fā)板上的DS1燈閃0.2秒后滅

14、掉，控制小燈越來越亮。當(dāng)在主界面依次按下燈亮 、定時(shí)，切換到定時(shí)界面，在初始值為20秒的基礎(chǔ)上用加一 、減一來設(shè)定時(shí)值t，按下確定后，燈將在t秒后熄滅。使用示波器來觀察PWM的占空比波形。當(dāng)我們?cè)谄聊簧习聪聼袅伶I的時(shí)候，占空比顯示為50%；當(dāng)我們?cè)谄聊簧习聪聼魷珂I的時(shí)候，占空比顯示為0。在電路電源部分，通過7805整流成5V。我們從LM7805的第3腳的測(cè)試輸出電壓為穩(wěn)定的4.95V。六、總結(jié)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)本組分工明確，模塊分明。我們制作了控制一盞燈的亮度漸變，我主要編寫軟件程序，搭檔制作硬件部分。值得一提的是我們用PWM脈寬調(diào)制可以無極調(diào)光，并且我們?cè)谕瓿商囟ǖ娜蝿?wù)以外，還自主增加了一個(gè)定時(shí)功

15、能，使作品更加完善。這次設(shè)計(jì)工程量較大，尤其是漢字顯示部分，在程序編譯時(shí)碰到錯(cuò)誤。在觸摸屏程序中，原本設(shè)置增減為開發(fā)板上的DS0的亮和滅，但是其一直不亮，最后我將它改成用DS1的閃爍，現(xiàn)象成功且清晰。我們通過耐心的分析，并且運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找和咨詢指導(dǎo)老師，從而慢慢解決了其中的問題?？傮w說來，對(duì)于本人在編寫PWM輸出實(shí)驗(yàn)、觸摸屏實(shí)驗(yàn)、漢字顯示實(shí)驗(yàn)及定時(shí)器中斷實(shí)驗(yàn)中更清晰了解，設(shè)計(jì)進(jìn)展順利，高效！ 參考文獻(xiàn) 1 王靜霞單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）M.電子工業(yè)出版社，20092 劉軍. 例說STM32 M.北京航空航天大學(xué)出版社，20113 何立民. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用M.北京航空航天大學(xué)出版社，20024 劉淼. 嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)M.北京航空航天大學(xué)出版社，20065 江志紅. 51單片機(jī)技術(shù)與運(yùn)用系統(tǒng)開發(fā)M.清華大學(xué)出版社，20086 李朝青. PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2001附錄附錄一：使用LCD點(diǎn)陣生成軟件“PC to