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基于STC15系列单片机的极光18*18的设计与实现

专家
2014-03-06 11:15:14    评分

作者:辽宁工业大学 郭世全 鄂志英 刘心雨

指导教师:陈晓英


  作品简介

  结构说明:

  极光18*18一共由四部分组成:电源、极光18*18主体、红外遥控器、音频输入板(尚未完成)

  功能和使用说明:

  1. 可以放置在卧室的床头柜、天花板上作为日常照明,亦可放在小面积客厅中的茶几上作为艺术品摆放,增加室内情调。

  2. 极光18*18可以用红外遥控器进行远程控制,目前可以做开关机,小步变化时间增减,大步变化时间增减。

  作品特色:

  一.先进性:

  极光18*18的电路中有384个RGB发光二极管,每圈的颜色变换都是由微型控制器(IAP15F2K61S2)用一种改进过的脉宽调制方式进行控制。

  从而实现较为平滑的视觉效果,减少硬件PWM和昂贵的LED驱动芯片的投入。

  二.实用性:

  我们设计的极光18*18,已经可以使人们在室内感受到在北极万里之上的奇幻视觉效果。可以用作室内酒会、联谊会的照明设备、亦可作为室内营造气氛的灯具。

  三.创新性:

  把脉冲调制和多工驱动结合起来:把每个脉宽调制的循环拆成多个脉冲,再分别驱动三原色二极管,于是RGB二极管在一个脉冲调制循环里被分别点亮数次,而整个全彩二极管的平均亮度输出与这段时间内的脉冲次数成正比。这样做不仅能通过以不同频率点亮三原色来减少发光二极管的可见闪烁,还能通过结合多个脉宽调制的脉冲增加脉冲调制分辨率。


  平台选型说明

  极光18*18以IAP15F2K61S2芯片为控制核心,以团队自行设计的样板为其承载核心。


  设计说明

  设计原理:

  RGB发光二极管(也被叫做全彩发光二极管),可以发出各种颜色,涵盖的色彩范围一点也不比彩虹少。这个效果听起来很复杂但原理其实很简单,把红绿蓝三原色的三个小发光二极管装在一起,通过改变三原色的亮度比例,混合出各种颜色。

  大部分亮度控制电路都用到脉宽调制的技术来控制亮度。目前许多微型控制器都内嵌了一个或更多脉宽调制模块,但通常少于5个。当需要控制18个不同亮度的发光二极管时,我就得用多个控制器或者外置电路,如果这18个都是全彩发光二极管,则需要多达54个脉宽调制器。

  在实验中,我们把脉宽调制与多工驱动结合起来,把每个脉宽调制的循环拆成多个脉冲,再分别驱动三原色二极管,于是三原色二极管就一个脉冲调制的循环里被点亮数次(大概有点像脉冲宽度调制和脉冲增量调制的混合),而整个全彩二极管的平均亮度输出与这段时间内的脉冲次数成正比。这样做不仅能通过以不同频率点亮三原色来减少发光二极管的可见闪烁,还能通过结合多个脉宽调制的脉冲增加脉冲调制分辨率

  以下的时序表,是取8路发光二极管的R/G/B总线来说明我们的概念,正如你所见R/G/B通到间隔轮流点亮,这些脉冲控制着发光二极管确切的点亮时间。当R/G/B总线中任意一个处在高电平时,LED就会点亮,总的点亮时段和颜色则取决于R/G/B总线电平组合。

  图2 RGB LED 时序表

  比如说,图2中:

  LED1只点亮在1级(最低的亮度)红

  LED2会点亮到2级绿

  LED3会亮到3级蓝

  LED4会点亮到3级黄(红+绿)

  LED5会点亮到3级紫(红+蓝)

  LED6会点亮到3级青色(绿+蓝)

  LED7会点亮到255级(最高的亮度)白

  从1到255的时间大概为8.1毫秒,所以时续表看起来似乎是由暗到明点亮的,但是其实肉眼看只是有亮度差异而已。

  设计方案:


  原理图:



  PCB板图:

此文档的视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13385




关键词: 单片机     STC15     发光二极管    

菜鸟
2016-11-29 17:50:18    评分
2楼
楼主不知道可否分享一下你的作品呢

菜鸟
2017-03-13 19:19:09    评分
3楼
楼主我私加你了,想向大佬请教问题!

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