输出电压Vout=24V（在12V到50V可变）。
1.确定开关频率
结合特征曲线这里选取
。
2.确定电感参数：
占空比估算：
峰间最大脉冲电流限制在30%:
电感大小：
最小饱和电流：
这里使用自己的绕的电感去15到20uH，饱和电流大概为6.5A
3.整流二极管的选择：
低正向导通肖特基二极管作为整流二极管，以减少功耗和提高效
这里80%降额使用，在二极管上的最小击穿电压为：
为了保险起见选择最大反向击穿电压为100V，最大整流电流为2A的B2100肖特基二极管。
4.输入、输出电容的选择：
输出电容的选择必须满足输出纹波和瞬态响应的要求。
实际电容大小在理论计算上有所调整
取一个2.2uF和4.7uF对地并联，输入电容
则是取两个10uF.
5.过流保护和电流检测：
这里
取15mohm,
取100pF
6.开关MOS管的选择：
考虑到实验室耗材有限，直接选用已有的CSD195535kcsN沟道MOS管
7.误差放大器补偿电路参数：
这里
取100pF，
取3.3nF。
8.输出电流采样电阻：
4.2PWM控制补偿信号计算
在软件实现电流的控制采用了脉宽调制技术（PWM），单片机输出一个频率不变的方波，利用调制它的脉宽来补偿信号通断的速度，其输出电流就是平均值。
上，为了使通断速度的控制不受其他影响，方波的产生采用定时器A来实现，其增计数模式能自动输出PWM，而不需利用中断维持PWM输出，不会因为其他程序的延时而改变输出频率。
我们通过单片机进行周期信号控制，对控制MOS管通断进行设定，我们程序对补偿电路进行控制，实现对电流的调节。
如上图，右图MOS管的通时间对应的左图的
，此时补偿电路被短路。
而对应MOS管关的是
，此时补偿电路信号可以流入芯片中进行电流调节。
从而控制电流的大小，进而控制LED的亮度。
见公式一
公式一：
控制信号进芯片的平均值为I，
（式中D为占空比，D=t/T）
4.3环境光强测试计算
如右图测得的R3的电压为
，VCC是3.3V，因为随着光强的增强，光敏电阻的阻值会变小。
我们定义的“强光”测得光敏电阻的阻值是180欧左右；“弱光”测得的阻值达到了1M以上；“柔和”时就处在180欧至1M之间。
我们通过测量
来检测得出对应的光强等级的范围。
如强光范围时对应的最小
值
=（VCC*2.2K）/（2.2K+3.9K+180Ω）≈1.156V
弱光范围时对应的最大
值，
=（VCC*2.2K）/（2.2K+3.9K+1M）≈0.0021V
所以柔和的范围
值，0.0021V<
<1.156V
然后通过单片机去采样得到
，对应的值去判断环境的光强。
四、电路设计
5
5.1直流稳压电路
电路框图如上；最后我们得到的+5V去给12864LCD，TPS40221芯片，MSP430G2553单片机，以及boost升压电路供电。
一个直流稳压电路就可以给全部的器件通过5V的直流电。
5.2环境光强测试电路
如上图2.2通过MSP430G2553端口通过的3.3V供电，并且通过R2来和光敏电阻串联起来，一起看做等效光敏电阻，以免当光强过于强时。
光敏电阻太小，使得电流过大。
会倒灌让单片机里会使单片机有可能烧坏。
我们通过测R3就可以得到光强等级对应的R3所分得的分压范围。
然后通过AD采样得到电压值，进行单片机判断处理，具体计算见2.2环境光强测试计算。
5.3触摸按键输入电路
最终，电容触摸的问题归结为对电容的测量上来。
电容测量的方法大致有两种，测充电时间和测振荡频率。
MSP430G2553单片机的IO内部集成了电容振荡功能，完全不需要增加外部元件，所以我们采用振荡测频法。
用Timer_A测量电容振荡频率的基本方法如下：
1.将电容振荡信号作为Timer_A的CLK信号输入TA的主定时器。
2.启动IO口的振荡功能。
3.使用WDT定时器产生定时中断。
4.在定时中断子函数里，完成计数器读取，清零重新开始，判断按键等操作。
于是我们就可以简单的外接两块铜箔到P2.0和P2.3去输入外接的按键信号。
其中P2.0是自动模式此时系统控制LED会随着外界环境光强的变化和变化。
而P2.3控制的是手动模式，随着按下的次数会使得LED发出来的光强是黑暗，柔和，强光。
5.4LED驱动电路
五、
程序设计
概括来看全部的程序由单片机三大资源构成；
定时器A1：
采用定时器AI的CCR2通道的比较捕获寄存器中的比较模式来产生PWM，由P2.2输出到电路补偿电路来控制它的通断；
模数ADC：
采用ADC的CH4通道P1.4来采集由外界环境光强电路采集到的U。
电压。
进而让单片机处理得到对应的光强等级。
在自动模式下根据光照强度来改变PWM来使得总的光强基本保持恒定，并且通过LCD去显示光强强度；
看门狗：
我们这里利用看门狗的定时模式来产生一个节拍，去定时的检测触摸按键对应的IO口P2.0和P2.3的电容所对应的频率并且进行判断和分析触摸按键的按下的模式，在手动的模式下我们按下的P2.3次数对应的光照强度来让单片机的定时器A1产生对应的PWM去控制补偿电路。
，并且通过LCD去显示模式。
六、系统测试与误差分析
6.1.测试波形结果：
测试仪器采用的是RIGOLDS1120CA100MHz2GSa/s
CH1通道测试GDRV端口电压CH1通道测试GDRV端口电压
CH2通道测试COMP端口电压CH2通道测试FB端口电压
CH1通道测试GDRV端口电压CH1通道测试GDRV端口电压
CH2通道测试BP端口电压CH2通道测试输出端口电压（有5V的纹波）
CH1通道测试GDRV端口电压CH1通道测试GDRV端口电压
CH2通道测试PWM控制端电压（柔和）CH2通道测试PWM控制端电压（黑暗）
CH1通道测试GDRV端口电压
CH2通道测试PWM控制端电压（强光）
6.2.测试电压结果：
测试仪器采用的是RIGOLDM3065100MHz2GSa/s
输入电压：
12.06485V（误差率=5.404%）
输出电压：
25.07301V（误差率=4.471%）
光敏电阻MSP430G2553采样电压
：
柔和——1.481474V
黑暗——1.56166V
强光——2.026713V
6.3.测试及调试分析：
对于系统核心LED驱动电路，调试过程中存在很多问题，一些关键参数很难达到，如：
R3=15m欧，电感L=14uH大饱和电流要求。
在实验室条件有限的情况下，R3直接用近似导线连接，（电感则是自己找漆包线和磁芯绕的）而过流保护的关键值又取决于R3，测试过程中从示波器波形可以观测推测出IC大部分时间被保护，LED负载以一定的频率闪烁，由波形分析得出由于MOS管的开关工作导致高次谐波干扰经R3取样电阻输入到ISNS脚电压值高于保护参考电压150mV,致使IC自动保护。
为了解决这个问题，我们将ISNS脚对地加了3到4个104瓷片滤除高频干扰。
使得ISNS输入电压在正常范围内，这样IC正常工作了，负载LED亮度高并且光线稳定，初步达到恒流输出效果。
用示波器探头测试FB，和COMP脚时，只要探头一勾上测试点，稳定的LED亮度有明显的变亮。
经过仔细的排查发现datasheet上的
与
参考参数都为100pF,而理论计算得到的
=3.7nF,于是试探性的将COMP脚与地之间并上一个102的瓷片电容。
此问题便得到解决。
由于某些关键参数和手工制作PCB版的误差性，在负载LED点亮后，如上图测试波形所示，MOS管在工作时对整个驱动电路带来很明显的干扰，此干扰没有明显影响LED亮度和整个系统的正常工作就没有去花精力去除干扰。
最终LED的功率也在设计要求之内，从测试LED亮度来看，如果LED按照额定电流（350mA）工作的话亮度太亮，MOS高负荷工作发热厉害，为了不让强光损伤人眼和保证电路的寿命，我们将最大恒流输出设定在250mA光照强度能满足要求。
对于单片机PWMdimming输入端的MOS管有所改动。
由于MOS栅极的驱动电流和电压都远高于单片机的输出端3.3V，如果想驱动MOS就还需要再做一个小的驱动电路，考虑到系统的简单可行性。
我们直接将一个NPN的三极管将其替换掉，这样单片机就可以直接进行驱动了，在满足要求的情况下即节约成本又省去麻烦。
LED驱动电路的未完善的一些问题及思考：
整体调试时暴露出一些不足之处，用信号发生器去模拟单片机PWM控制输入，对信号的占空比进行调整时，虽然LED亮度发现改变，但在某些占空比值之下，LED亮度不稳定有些闪烁并非完美的连续可控亮度调节。
相对比另外一块驱动电路又可以大范围连续稳定调光，问题可能在手工做板的偶然误差性导致的。
在单片机的算法中，我们按要求设定了三档亮度对应的PWM，智能调光范围较窄，如果想加大调光范围还需根据测试稳定的控制占空比在程序设定更多的控制参数，才能更好的满足调光系统的连续稳定要求。
毕竟我们只是做了理论的验证，很多不足的地方需要去完善。
七、总结与展望
本系统实现了题目基本部分以及发挥部分的要求，经过测试，系统大部分符合要求。
由恒流源驱动，并且由msp430G2553单片机来产生PWM来控制，控制方式为手动和自动模式，手动模式包括黑暗，柔和以及强光三种档位。
由lanuchpad2固有的IO口的震荡功能来测量IO口所接的触摸按键的电容大小转化为频率的大小。
让单片机来判断IO的输入电平，从而得到我们按键输入的信息（黑暗，柔和以及强光），对应的让单片机去产生对应的PWM波去控制驱动模块TPS40210来改变恒流源的大小，来改变LED的光的强度，已达到我们的光度要求。
在自动模式时，由光敏电阻来测量外界的光强，让单片机去判断，以改变PWM去控制LED的强度，让总的光强基本保持不变。
本系统的设计通过实际的制作得到了验证，达到了预测的目标。
该设计具有很好的实用价值。
八、附录
6
7
8
9
9.1直流稳压电源工作原理分析：
9.1.1原理图
9.1.2过程分析
通过P1座子，我们可以用示波器测出变压器输出端电压的波形，如图2所示，
图2（红色线表示+12VAC，蓝色线表示-12VAC，两个同相位，且幅值相等）
1当+12VAC端输出电压的波形为正半周（第一个
周期）时，二极管D1导通，此时，给1000μF/25V的电容C1充电（上正下负）。
2当+12VAC端输出电压的波形为负半周（第二个
周期）时，二极管D2导通，此时，给1000μF/25V的电容C2充电（上正下负）。
3当-12VAC端输出电压的波形为正半周（第一个
周期）时，二极管D3导通，此时，给1000μF/25V的电容C1充电（上正下负）。
4当-12VAC端输出电压的波形为负半周（第二个
周期）时，二极管D4导通，此时，给1000μF/25V的电容充电（上正下负）。
5用示波器探针测量经过C3，C4整流后的电压波形，如图3所示，由图可知，输出电压接近+12V。
图3（红线表示测上方+12V电压，蓝线表示测下方-12V电压）
6由于要带负载，怕电压受负载影响，所以后面加LM7812和LM7912进行稳压，稳压后，电压波形如图4所示，所得电压稳定在+12V
7LM7812和LM7912进行稳压后，用C9和C10进行滤波，用C11和C12进行耦合，输出电压波形如图5所示，所得电压稳定在+9V。
图5
8LM7809和LM7909进行稳压后，用C13和C14进行滤波，用C15和C16进行耦合，输出电压波形如图6所示，所得电压稳定在+5V。
图6
9.2参考文献：
[1]康华光.电子技术基础·模拟部分（第五版）.北京：
高等教育出版社，2013.5
[2]华成英.模拟电子技术基本教程.北京：
清华大学出版社，2013.8
[3]TI公司TPS40210Datasheet
[4]傅强，杨艳.Launchpad口袋实验平台——MSP-EXP430G2篇.德州仪器公司
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