基于單片機的彩燈設計

1.引言

　　隨著(zhù)人們對房屋的裝飾需要彩燈，在許多城市可以看到彩色霓虹燈。LED彩燈由于其豐富的燈光色彩，便宜的造價(jià)以及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應用，用彩燈來(lái)裝飾街道和城市建筑物已經(jīng)成為一種時(shí)尚。但目前市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數用全硬件電路實(shí)現，電路結構復雜、電路復雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外從功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調，缺乏用戶(hù)可操作性。

　　全球氣候暖化危機和能源緊缺在進(jìn)一步推動(dòng)LED照明的普及，LED照明具有環(huán)保、光效高和壽命長(cháng)的特點(diǎn)，但在完全取代具有墻上型調光器的白熾燈方面，LED照明還存在兼容性差的先天不足。其主要原因在于：

　　1）現有的調光器都是針對白熾燈設計的，而白熾燈呈現的是純阻性；LED作為固態(tài)半導體照明器件，需要恒定的直流電流驅動(dòng)，所以L(fǎng)ED照明一般都需要驅動(dòng)器從交流110V/220V轉換到所需要的直流電流；

　　2）調光器種類(lèi)繁多，而且工作原理各不相同，包括前切型、后切型和智能型等；

　　3）LED照明器的種類(lèi)也很多。這樣一來(lái)，對于不同的LED照明匹配不同類(lèi)型的調光器；LED的驅動(dòng)器面臨巨大挑戰；其中，可靠性和安全性尤為重要。照明屬于消費電子產(chǎn)品，直接接觸千家萬(wàn)戶(hù)的消費者，不僅價(jià)格要適當，更重要的是要安全可靠；即便是任一元器件失效或調光器與LED不匹配，也不能造成漏電、過(guò)熱、過(guò)流等任何安全故障。

　　2.硬件設計

　　單片機控制三組小燈可以按控制單色依次點(diǎn)亮，還可以通過(guò)改變輸出脈沖不同的占空比來(lái)控制輸出電壓，以控制該色LED的點(diǎn)亮，實(shí)現多色光LED漸變發(fā)光功能，使三種顏色的燈可以發(fā)出多種顏色，單片機控制P1口的某管腳按規定輸出高低電平，輸出高電平時(shí)由ULN2003輸出低電平，經(jīng)ULN2003反向為高電平，使驅動(dòng)三極管截止，LED不能點(diǎn)亮，每種顏色的三個(gè)小燈由單片機芯片P1口的一個(gè)
管腳控制，實(shí)現它們的順序點(diǎn)亮及顏色漸變和顏色突變功能。

圖1 LED調光原理框圖

圖2 LED發(fā)光元件電路圖