一种车用led驱动电路设计
摘 要本文主要围绕“一种车用Led驱动电路设计”进行了全方位的介绍，不仅对这种系统的起源发展背景以及国内外的研究现状做了综合分析，更在此基础上制定了本文的设计目标。本人选用了目前单片机市场上最畅销的STC12C5A60S2单片机作为主要控制器芯片，并结合了其他必要的功能芯片，设计出了一款能够实现车用LED灯稳定驱动、最大驱动电流3.5A、亮度检测以及液晶显示等功能的车用LED驱动器控制系统，该系统不仅在硬件上突破了目前相关产品的成本消耗，更将硬件系统结构简化到最精，大幅度地降低了电能消耗、提高了待机时长，另外由于采用了普及程度较为广泛的C语言进行了程序代码的设计和开发，因此大大减少了软件系统的设计周期。本文最终通过Proteus软件对所设计的系统进行了全面的仿真，对各种能指标进行了检验，检验结果显示系统的各项性能完全达标。
目录
一、 引言 1
（一） 课题发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 元器件介绍 3
（一） STC12C5A60S2单片机介绍 3
（二） LM2596稳压稳流电源模块 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 4
三、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二）单片机最小系统设计 6
1. 晶振电路设计 7
2. 复位电路设计 7
（三） 照射强度检测电路设计 7
（四） LED灯驱动电路设计 8
（五） 稳压稳流电源模块电路设计 9
（六） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 9
（七） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序流程图设计 11
（二） AD转换工作流程设计 11
1. 启动指令 12
2. 通道选择指令 12
3. 读取指令 12
（三） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 13
五、 仿真与调试 14
（一） 仿真原理图绘制 14
（二） 启动仿真 15
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1. 驱动LED 15
2. 驱动电流测试 16
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 程序 21
引言
课题发展背景
本课题将要设计的这款车用LED驱动器控制系统是一种使用微处理器来控制的电子系统，所谓的基于51单片机的车用LED驱动器控制系统实际上指的是在硬件结构上以51单片机作为核心部分，通过单片机对芯片外部的传感器、按键模块以及显示屏等部分的驱动，实现整个系统的良好工作，这就是我们经常说的基于51单片机的车用LED驱动器控制系统。最早的用于实现车载LED灯驱动功能的结构早在很多年前就已经出现，这类传统意义上的车用LED驱动器系统全部采用传统继电器结构来完成，当单片机技术还没有实现普遍化和生活化之前，使用传统继电器结构来实现车载照明灯的启闭功能是主流方式，这种传统式车用LED驱动器系统所表现出的特点也是非常显著的，由于全部采用传统继电器部件来组成整个系统框架，因此在外观上是非常庞大的，在使用过程中由于传统继电器部件存在不可避免的摩擦和老损，因此需要定期地进行维护活着部件更换，另外由于全部采用传统继电器结构，因此一旦投入使用就很难有办法进行功能升级或者系统优化，只能一直使用到报废，这就是传统车用LED驱动器系统的典型特点。随着科学技术的飞速发展以及电子技术的空前的全民化，人们已经越来越不能满足于这种传统车用LED驱动器系统所能实现的功能，这时候单片机系统的出现打破了这一僵局，大部分车用LED驱动器系统的设计师们意识到唯有采用电子技术进行自动控制才能带来这种产品的全面发展，于是诸多开发人员以及相关传统企业开始了对基于单片机的车用LED驱动器控制系统的开发与设计，由于单片机具有多管脚以及可编程等重要特性，其多管脚特点使得它可以同时对多种模块（按键、报警器以及液晶屏等）进行驱动，因此这种电子式的车用LED驱动器控制系统突破了传统传统式的单一功能性，不但实现了传统传统式的基本功能，更引入了显示、系统配置以及报警等新型功能，更加重要的是由于单片机能够实现程序编程，因此即使将产品推向市场，也不耽误车用LED驱动器产品的再升级，只需要通过程序代码的改写以及重新烧写就可以实现车用LED驱动器控制系统的二次甚至多次升级，这还传统传统式车用LED驱动器系统所无法实现的，另外由于这种电子式车用LED驱动器系统全部采用芯片来完成各项功能，因此在批量生产后可以大幅度地降低生产成本，使得最终推向市场后的车用LED驱动器控制系统表现出非常高的性价比，本课题就将采用单片机芯片来实现一款车用LED驱动器控制系统。
国内外发展现状
电子式车用LED驱动器系统在国内外目前都已实现了全面化，由于各大企业对于生产车用LED驱动器系统产品的技术已经趋于成熟，而要实现更高的性能，还有很大的一段上升空间，因为随着微处理器技术的不断发展，64位处理器即将横空出世，一旦64位微处理器技术成熟并投向市场，将这种更高性能的微处理器替换掉目前的16位或者32位芯片，将能够快速地淘汰掉现有产品，到那时基于单片机的车用LED驱动器控制系统将能够实现更好的横流驱动、器件自检等功能，目前国内外所能实现的最先进车用LED驱动器系统是32位的，大多采用ARM架构来实现。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现车用LED灯稳定驱动、最大驱动电流3.5A、亮度检测以及液晶显示等功能的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，并最终通过Proteus 7.8仿真平台实现了对控制系统的仿真，通过电脑显示器展现了单片机控制系统实际运行中所表现的功能和现象。
本课题将选用STC12C5A60S2单片机作为整个车载LED驱动器的主控芯片，搭配稳压稳流模块、模数转换模块以及液晶屏等，实现车用LED驱动器的整体框架。通过单片机产生PWM波进行输出，并送入大功率MOSFET管内进行功率放大，实现对LED灯的亮度控制，通过LM2596稳压稳流模块的稳定控制作用，能够对车用LED产生最大3.5A的驱动电流。另外单片机将通过对ADC0832模数转换器的驱动对LED两端电压进行采集转换，从而实现车用LED灯的亮度检测。
元器件介绍
STC12C5A60S2单片机介绍
主控核心芯片是控制系统最重要的一个部分，本次毕业设计选用了下图中的STC12C5A60S2单片机来完成主控任务，下面对它的数据处理性能、进行简要的介绍。STC12C5A60S2这款单片机出自于我国的宏晶公司，在九十年代前后，随着我国对半导体技术的充分掌握，国家提出了大力发展半导体生产技术的要求，很多不同程度的生产企业分析研究了国外优秀公司推出的产品，这其中就包括51单片机等微处理器，在那时候8位机已经占领了微处理器世界的顶端食物链，它代表着世界的最高水平，其中美国的ATMEL公司率先推出了他们自己的51单片机——CPU采用了英特尔公司的MCS51内核，这款内核在同一时间内能够处理高达8位并行宽度的二进制数据，内核中集成了加速运算和移位运算等重要模块，在MCS51内核的周围配置了定时器、振荡器、GPIO管脚以及其它重要部分，在推向市场后迅速赢得了90%以上用户的满意度，许多实用其他品牌单片机的用户都开始使用AT89C51单片机。而本文使用的STC12C5A60S2单片机是以AT89C51单片机为基础，通过电路优化，进一步提高了其指令执行速度，使得51单片机的最高时钟频率从20M上升到35M，并且将RAM存储器的大小从128字节提升到1280字节，这个提升使得CPU对数据的读取速度大幅度上升，因此可以说STC12C5A60S2单片机是兼容于AT89C51单片机，但比AT89C51更好用的一款单片机。
目录
一、 引言 1
（一） 课题发展背景 1
（二） 国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 元器件介绍 3
（一） STC12C5A60S2单片机介绍 3
（二） LM2596稳压稳流电源模块 4
（三） LCD1602字符点阵介绍 4
三、 硬件系统设计 6
（一） 硬件结构框图设计 6
（二）单片机最小系统设计 6
1. 晶振电路设计 7
2. 复位电路设计 7
（三） 照射强度检测电路设计 7
（四） LED灯驱动电路设计 8
（五） 稳压稳流电源模块电路设计 9
（六） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 9
（七） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序流程图设计 11
（二） AD转换工作流程设计 11
1. 启动指令 12
2. 通道选择指令 12
3. 读取指令 12
（三） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 13
五、 仿真与调试 14
（一） 仿真原理图绘制 14
（二） 启动仿真 15
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1. 驱动LED 15
2. 驱动电流测试 16
总 结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 程序 21
引言
课题发展背景
本课题将要设计的这款车用LED驱动器控制系统是一种使用微处理器来控制的电子系统，所谓的基于51单片机的车用LED驱动器控制系统实际上指的是在硬件结构上以51单片机作为核心部分，通过单片机对芯片外部的传感器、按键模块以及显示屏等部分的驱动，实现整个系统的良好工作，这就是我们经常说的基于51单片机的车用LED驱动器控制系统。最早的用于实现车载LED灯驱动功能的结构早在很多年前就已经出现，这类传统意义上的车用LED驱动器系统全部采用传统继电器结构来完成，当单片机技术还没有实现普遍化和生活化之前，使用传统继电器结构来实现车载照明灯的启闭功能是主流方式，这种传统式车用LED驱动器系统所表现出的特点也是非常显著的，由于全部采用传统继电器部件来组成整个系统框架，因此在外观上是非常庞大的，在使用过程中由于传统继电器部件存在不可避免的摩擦和老损，因此需要定期地进行维护活着部件更换，另外由于全部采用传统继电器结构，因此一旦投入使用就很难有办法进行功能升级或者系统优化，只能一直使用到报废，这就是传统车用LED驱动器系统的典型特点。随着科学技术的飞速发展以及电子技术的空前的全民化，人们已经越来越不能满足于这种传统车用LED驱动器系统所能实现的功能，这时候单片机系统的出现打破了这一僵局，大部分车用LED驱动器系统的设计师们意识到唯有采用电子技术进行自动控制才能带来这种产品的全面发展，于是诸多开发人员以及相关传统企业开始了对基于单片机的车用LED驱动器控制系统的开发与设计，由于单片机具有多管脚以及可编程等重要特性，其多管脚特点使得它可以同时对多种模块（按键、报警器以及液晶屏等）进行驱动，因此这种电子式的车用LED驱动器控制系统突破了传统传统式的单一功能性，不但实现了传统传统式的基本功能，更引入了显示、系统配置以及报警等新型功能，更加重要的是由于单片机能够实现程序编程，因此即使将产品推向市场，也不耽误车用LED驱动器产品的再升级，只需要通过程序代码的改写以及重新烧写就可以实现车用LED驱动器控制系统的二次甚至多次升级，这还传统传统式车用LED驱动器系统所无法实现的，另外由于这种电子式车用LED驱动器系统全部采用芯片来完成各项功能，因此在批量生产后可以大幅度地降低生产成本，使得最终推向市场后的车用LED驱动器控制系统表现出非常高的性价比，本课题就将采用单片机芯片来实现一款车用LED驱动器控制系统。
国内外发展现状
电子式车用LED驱动器系统在国内外目前都已实现了全面化，由于各大企业对于生产车用LED驱动器系统产品的技术已经趋于成熟，而要实现更高的性能，还有很大的一段上升空间，因为随着微处理器技术的不断发展，64位处理器即将横空出世，一旦64位微处理器技术成熟并投向市场，将这种更高性能的微处理器替换掉目前的16位或者32位芯片，将能够快速地淘汰掉现有产品，到那时基于单片机的车用LED驱动器控制系统将能够实现更好的横流驱动、器件自检等功能，目前国内外所能实现的最先进车用LED驱动器系统是32位的，大多采用ARM架构来实现。
本文主要研究内容
本文选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现车用LED灯稳定驱动、最大驱动电流3.5A、亮度检测以及液晶显示等功能的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，并最终通过Proteus 7.8仿真平台实现了对控制系统的仿真，通过电脑显示器展现了单片机控制系统实际运行中所表现的功能和现象。
本课题将选用STC12C5A60S2单片机作为整个车载LED驱动器的主控芯片，搭配稳压稳流模块、模数转换模块以及液晶屏等，实现车用LED驱动器的整体框架。通过单片机产生PWM波进行输出，并送入大功率MOSFET管内进行功率放大，实现对LED灯的亮度控制，通过LM2596稳压稳流模块的稳定控制作用，能够对车用LED产生最大3.5A的驱动电流。另外单片机将通过对ADC0832模数转换器的驱动对LED两端电压进行采集转换，从而实现车用LED灯的亮度检测。
元器件介绍
STC12C5A60S2单片机介绍
主控核心芯片是控制系统最重要的一个部分，本次毕业设计选用了下图中的STC12C5A60S2单片机来完成主控任务，下面对它的数据处理性能、进行简要的介绍。STC12C5A60S2这款单片机出自于我国的宏晶公司，在九十年代前后，随着我国对半导体技术的充分掌握，国家提出了大力发展半导体生产技术的要求，很多不同程度的生产企业分析研究了国外优秀公司推出的产品，这其中就包括51单片机等微处理器，在那时候8位机已经占领了微处理器世界的顶端食物链，它代表着世界的最高水平，其中美国的ATMEL公司率先推出了他们自己的51单片机——CPU采用了英特尔公司的MCS51内核，这款内核在同一时间内能够处理高达8位并行宽度的二进制数据，内核中集成了加速运算和移位运算等重要模块，在MCS51内核的周围配置了定时器、振荡器、GPIO管脚以及其它重要部分，在推向市场后迅速赢得了90%以上用户的满意度，许多实用其他品牌单片机的用户都开始使用AT89C51单片机。而本文使用的STC12C5A60S2单片机是以AT89C51单片机为基础，通过电路优化，进一步提高了其指令执行速度，使得51单片机的最高时钟频率从20M上升到35M，并且将RAM存储器的大小从128字节提升到1280字节，这个提升使得CPU对数据的读取速度大幅度上升，因此可以说STC12C5A60S2单片机是兼容于AT89C51单片机，但比AT89C51更好用的一款单片机。
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