基于單片機(jī)無線RGB彩燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王林生　馬瑛

摘 要：針對(duì)目前市場(chǎng)上LED燈顏色變換困難的問題，本文提出利用紅外線傳感器，單片機(jī)和LED燈來設(shè)計(jì)一款無線RGB彩燈，實(shí)現(xiàn)遙控調(diào)整燈具顏色的目的，同時(shí)該設(shè)計(jì)方案通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性。

關(guān)鍵詞：LED燈；單片機(jī)；RGB彩燈

中圖分類號(hào)：F252.24；F253.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

作為第四代新型照明光源—LED燈，已成為節(jié)能環(huán)保光源的首選。但目前市場(chǎng)上的LED燈基本上都是單色，若想更換燈具的顏色只能換新的LED燈。與此同時(shí)，景觀照明、舞臺(tái)投光、建筑物照明、廣告牌照明、酒店專門設(shè)施照明等場(chǎng)合，不論是傳統(tǒng)的日光燈，還是單色的LED燈都無法滿足實(shí)際的需要。鑒于以上原因，筆者利用紅外線傳感器、單片機(jī)和LED燈設(shè)計(jì)了一款無線RGB彩燈，實(shí)現(xiàn)了遙控調(diào)整燈具顏色[1]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)（Overall system architecture

design）

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

LED燈內(nèi)部裝紅、綠、藍(lán)三個(gè)LED燈，發(fā)出R、G、B三種顏色的燈光，控制每一種顏色燈光的強(qiáng)度，可以混合出各種顏色的光線。單片機(jī)通過PWM調(diào)制[2]，使用sin函數(shù)控制輸出電流大?。刂浦禐?—255，分別對(duì)應(yīng)脈沖波0%—100%的占空比），分別對(duì)RGB燈的紅、藍(lán)、綠三種顏色燈控制其亮度，從而最終改變燈的光線的顏色，達(dá)到調(diào)色的目的，具體的電路圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理圖

Fig.1 System schematic

控制方式采用紅外線方式，紅外遙控器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過濾波和解調(diào)后，主控模塊內(nèi)置的信號(hào)接收器將紅外發(fā)射管發(fā)射出來的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，經(jīng)由電壓反饋型內(nèi)部放大器進(jìn)行功率放大、自動(dòng)增益控制、帶通濾波、解調(diào)發(fā)、波形整形等等步驟后還原為遙控器發(fā)射出的原始編碼。最后由紅外線接收器的信號(hào)輸出腳輸入到主控模塊單片機(jī)引腳，由程序識(shí)別該信號(hào)指令[3，4]。

2.2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是由電源模塊、主控模塊、紅外發(fā)射模塊、紅外接收模塊和LED發(fā)光模塊四個(gè)模塊，結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.2 System structure

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)外觀

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的無線RGB彩燈的外觀圖如圖3所示。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)操控簡(jiǎn)便，人機(jī)交互友好，實(shí)現(xiàn)了遙控調(diào)整燈具的顏色。

圖3 系統(tǒng)外觀圖

Fig.3 System appearance

3 軟件設(shè)計(jì)（Software design）

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主程序、外紅接收/發(fā)送程序和顯示程序，由于外紅接收/發(fā)送程序目前非常成熟，借鑒即可，因此本系統(tǒng)的重點(diǎn)在于主程序和顯示程序的設(shè)計(jì)，具體的流程圖如圖4所示。

圖4 主程序和PWM子程序流程圖

Fig.4 The main program and PWM subroutine flow chart

4 結(jié)論（Conclusion）

該系統(tǒng)采用了紅外線遙控器作為控制器，低功耗、靈敏高、方便安裝和使用。采用1838一體化紅外接收頭，簡(jiǎn)化了電路，增強(qiáng)了接受紅外信號(hào)的靈敏度。采用單片機(jī)調(diào)整PWM占空比方式調(diào)整輸入RGB燈電流，方法簡(jiǎn)單可靠。整體采用模塊化便于升級(jí)，成本極低（約在20元左右），便于推廣，可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王林生，等.林木溫室育苗機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014（12）：107-110.

[2] 王林生，周煒明.基于Android系統(tǒng)的智能小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].軟件工程師，2014（11）：25-26.

[3] 秦斌.電子線路[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[4] 王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)C語言版[M].北京：電子工業(yè)出版社，

2009.

作者簡(jiǎn)介：

王林生（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用.

馬 瑛（1982-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：電子信息技術(shù)應(yīng)用.