1 功能要求
设计一个声控LED彩灯,可应用于墙面、橱窗、展厅以及各种工艺品等背景装饰光源,通过AT89C51单片机控制来实现彩灯颜色以及花样的变化,起到很好的装饰效果。同时可以通过声音来控制彩灯切换到白光的照明模式,照明模式持续的时间可以按照要求进行调整。
2 方案的设计与选择
2.1 LED 的色彩控制设计
根据色彩合成的三基色原理,任何颜色的光都可以通过改变红、绿、蓝三基色按照不同的比例而合成,当用红光、蓝光、绿光三色光进行混合时,可分别得到黄光、青光和品红;将这三色光等比例混合时,可得到白光;而将此三色光不同比例混合时,可以获得不同颜色的光。单片机控制LED色彩的原理就是赋予三基色不同的占空比,
以此来实现不同的色彩。配色公式为:R[x%]+G[y%]+B[z%]=C。
例如:R[100%]+G[0%]+B[100%]=品红;R[100%]+G[100%]+B[0%]=黄;R[0%]+G[100%]+B[100%]=青;R[100%]+G[100%]+B[100%]=白
2.2 方案的选择
根据功能的要求,该设计分为3大模块,以AT89S52单片机为核心的控制模块,声控电路模块以及LED背景光显示模块。
3 硬件电路的设计
3.1 单片机系统及LED 显示电路
LED背景光显示电路是由3颗三合一全彩LED芯片并联组成,该芯片有4个引脚,公共端直接连接到5V稳压源,红光源负极引脚串接150Ω 电阻与单片机P1.0引脚相连接;绿光源负极引脚串接100Ω电阻与单片机P1.1引脚相连接;蓝光源负极引脚串接100Ω电阻与单片机P1.2引脚相连接。驱动电路如图1、图2所示。
3.2 声控电路
MK可将声音信号转化为电压信号。R10为50kΩ的可变电阻器,是用来调节声控的灵敏度的。LM393为一款低功率低失调电压双比较器, 能直接连接T T L 和CMOS,这里作为低频运算放大器使用,R8为一个10kΩ的上拉电阻保证了输出电平为低电平,LM393的输出端连接着PNP三极管基极,三极管的集电极接地,发射极连接着单片机的外中断P3.2引脚,当MK有声音信号传输时,P3.2引脚会出现低电平。
4 软件程序的设计
该设计是通过AT89S52单片机控制P1.0、P1.1以及P1.2引脚的占空比来实现全彩LED的颜色变化以及亮度的变化。主程序部分主要用来实现全彩LED颜色以及花样的变化,当P3.2出现低电平时发生外部中断,中断的方式是低电平有效,中断的程序是用来实现白光的照明模式,照明模式持续的时间可以通过中断程序中的延时程序来设定,一般设定在40s～60s之间。
5 结语
本文设计一个声控彩灯,控制芯片使用的是AT89S52单片机,详细的讲述了LED变色原理、声控的原理以及软硬件的设计。声控的灵敏度可以通过调节电路中的变阻器来实现,一般情况下5米范围内的掌声就能够触发电路运行。声控彩灯主要是以装饰和亮化为主,照明只是辅助的作用,所以应当把握照明模式下的对时间控制。
