DAC恒流调光灯

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1、5.12之DAC恒流调光灯制作文/曹延焕概述5.12全国人民都知道的国殇日，伤不起。为悼念512汶川地震中遇难的人们，今天我在这设计了一款照明灯，为遇难者照亮前方的路途。照明灯处处皆是，可带有主题并实用的却很少见。我设计的这款照明灯实际上是一盏调光台灯，他的设计中包含有512的元素。在专业技术角度来说，他不同于普通的PWM型调光台灯，不同于普通的调功率方式的调光台灯。他是以独特的模拟电压值调节驱动线路，为后级灯泡提供稳定的电流，这一电流是一个恒定线性的，叫恒流源。我们都知道PWM形式的调光是靠不同占空比例的方波，而方波是数字开关量的信号，这个信号产生在

2、LED灯源上是处于一种频率性的开和关。存在一定的频闪现象，这种现象的频率高的话人眼当然是分辨不出LED有闪烁，但对于比较敏感的摄像机，尤其是工作于夜视系统中的摄相机，它们需要红外光线才能在黑暗的环境中摄相，倘若采用这种PWM形式的数字开关量来调节红外LED的发光强度，势毕要对采集到的图像中的光线会有频闪抖动感，我们观看这种图像太久，眼睛很容易疲劳。但采用DAC形式的模拟量来调节红外LED的发光强度，效果截然不同。这种模拟量是线性的，柔和程度很高，对驱动LED完全没有频闪的现象。而对于调功形式的大多是使用可控硅，应用在交流电路中，这个与我的应用制作完全是

3、两个端点。设计历程和原理制作这盏调光灯需要一块512之DAC恒流调光灯的主板和结构件。主板在设计中包含了创意的外表设计和功能扩散性的程序设计。在硬件原理上最容易想到用变化的模拟电压调节光强的是数字电位器。但这种芯片比较昂贵，虽然很方便但价格难住了我。我便寻思能否在我有限的知识里找到一个即便宜又实用可以产生一个可调节的模拟电压。终于在我的数字电路学习的知识中找到了DAC转换的线路，这种线路它还有一个更给力的名字就是——R-2R阶梯电路，是因为前级电阻比后级电阻总要大一倍而得名。兴奋不已的我便打开了仿真软件PROTEUS组建一个12位型的电路，测试效果很满

4、意。在单片机选型上还是选择了一款低端的片子EM78P153，共12个IO口。这样算算我需要三个按键，一个加，一个减，一个设置；为了更为通用还要设计4种最大模拟电压的限制需要两个IO口，最后只余下7个IO口，这样一来只能做到一个8位型的R-2R阶梯电压，并将最低位固定为0的数字开关量，实际是一个7位型的，最低位是一个虚值。8位型R-2R阶梯电路，他需要大量的电阻进行级联，这些电阻在PCB板中排版很不美观，但我设计的是5.12，没这几个标志性的东西又怎么能体现出来了。8位型Ｒ-2R阶梯电路，实际需要17颗电阻进行级联，从计算器LCD显示屏上显示的字符得到启

5、发，完全可以用这些电阻进行组合完成5.12这几个数字。仔细规划了下，5.12这几个数字需要26个电阻，利用R-2R电路的特性，我全部采用0805封装的电阻，电阻上丝印着512，整体26个。而R采用一个5.1K的电阻，2R采用两个5.1K的电阻进行串联，做到了前级电阻比后级电阻总要大一倍的关系，同时得到了意外的收获。余下的就是5.12中的点字符，我需要点亮LED时就为遇难的人们祈祷，所以要在调光灯打开时，我还需要一个红色的指示LED，这个LED正好可以做为这个点的字符，但是我的单片机IO口不够用了怎么办。不用担心，我的技术还是过得硬的，呵~可以将这个红色

6、指示LED与设置按键共用一个IO口，即IO口复用，利用软件分时扫描即可。具体线路如下图：为达到用心在表达用心在设计，特此将5.12用爱心包裹起来，这正是当时全国很多朋友为悼念遇难的人们祷福的画面。祷福的画面：PCB板排版效果图：两个1W的LED需要怎么固定了，他的发光热量需要怎么解决呢？大胆的尝试，采用普通的PCB板，设计一个1W的LED封装，将LED焊接在这个小圆板上，小圆板设计需要有散热的功效，同时还可以固定到大的散热片上。效果如下图所示，左图为直接使用小圆板散热，右图为外加散热铝片。在程序上除了设计调光这一主要功能，还设计了一个呼吸灯效模式。为了

7、增强调光灯的应用，特意设计了JP1和JP2两锡桥短路跳线，上面电路图可以找到。这两个锡桥短路跳线有如下表格。JP1JP2可输出最大开关量输入电压3.3V时可输出输入电压5V时可输出的最大（DAC_MAX）的最大模拟电压（Vout）模拟电压（Vout）00640.8235V1.25V011281.65V2.5V101942.5V3.789V112553.3V5V表格可JP1和JP2对应的0表示锡桥短接，1表示锡桥不短接。R-2R阶梯的输出电压公式：Vout=DAC*(VREF/(DAC_MAX+1))其中Vout是由开关数字信号通R-2R电路输出的模拟量

8、电压值，VREF即输入电压值，DAC的值由加减功能按键调节，DAC_MAX即最大开关量由JP1