專利名稱：一種rgb變彩led燈自動校準(zhǔn)儀及校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RGB變彩LED燈的顏色校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，特別適用于在RGB 變彩LED燈出廠時(shí)，對其進(jìn)行各種彩色照明模式控制參數(shù)的自動設(shè)定，使不同 的RGB變彩LED燈在相同的照明模式下呈現(xiàn)相同的色彩。
背景技術(shù)：
LED由于具有功耗低、體積小、可靠性高、壽命長和反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得 到了廣泛應(yīng)用。近年來，隨著功率LED技術(shù)的快速發(fā)展，可以方便的在一個(gè)照 明燈泡中集成一定數(shù)量的RGB三基色LED,即上述一定數(shù)量的LED分為紅、綠、 藍(lán)三種基色的LED燈組，通過控制電路按照一定的比例關(guān)系改變每個(gè)LED燈組 的光照強(qiáng)度，就改變LED照明燈的整體照明色彩，實(shí)現(xiàn)彩色照明；如果預(yù)存多 組R、 G、 B的比例關(guān)系，就可以實(shí)現(xiàn)LED照明燈的多種彩色模式。
然而，RGB變彩LED燈的色彩是通過R、 G、 B三基色LED組成，通常使用恒 流控制來實(shí)現(xiàn)色彩的控制，但由于受生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)過程影響，每個(gè)基色LED 燈的發(fā)光色度、強(qiáng)度和驅(qū)動電流之間存在個(gè)體差異，使得同一批次中的LED在 相同設(shè)定電流下呈現(xiàn)不同的色彩。所以就會造成出廠合格率低，質(zhì)量不佳，最 終消費(fèi)者也不能獲得很好的照明效果。所以要使不同的RGB變彩LED燈在相同 彩色照明模式中呈現(xiàn)相同的色彩，就必須動態(tài)校準(zhǔn)RGB變彩LED燈的控制參數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn) 儀及校準(zhǔn)方法，其可自動設(shè)定在不同照明模式下每個(gè)RGB變彩LED燈的控制 參數(shù)，并通過此控制參數(shù)對LED燈進(jìn)行調(diào)節(jié)校準(zhǔn)，使得不同的RGB變彩LED燈在相同的彩色照明模式下呈現(xiàn)相同的色彩。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，該校準(zhǔn)儀包括 用于提供電能的電源；
用于獲取LED燈RGB的實(shí)際光強(qiáng)并將其轉(zhuǎn)換成頻率隨光強(qiáng)變化的脈沖的 顏色傳感器；
用于設(shè)定LED燈RGB的顏色及照明模式切換的鍵盤；
用于保存各照明模式下的RGB顏色設(shè)定值的存儲器；
用于顯示設(shè)定的RGB顏色及實(shí)際測量得到的RGB顏色的顯示屏；
用于數(shù)據(jù)處理、指令執(zhí)行的中央處理器單元，中央處理器單元上裝載有用 于獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的控制軟件；
用于傳輸數(shù)據(jù)信號的通訊接口 ，通訊接口連接LED燈控制器； 中央處理器單元分別與所述電源、顏色傳感器、鍵盤、存儲器、顯示屏、 通訊接口相連接。
為了能對LED燈更方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，作為優(yōu)選，該校準(zhǔn)儀包含有兩個(gè)通 訊接口，其中一個(gè)通訊接口連接LED燈控制器，另一個(gè)通訊接口連接有一上位 機(jī)，在上位機(jī)上同樣裝載有用于獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的控制 軟件。上位機(jī)上同樣存儲有各模式下的RGB顏色設(shè)定值，所以也可通過上位機(jī) 來操作校準(zhǔn)LED燈，更加便捷可靠。
作為優(yōu)選，所述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī) 作為優(yōu)選，所述的通訊接口為串口。 作為優(yōu)選，所述的存儲器為EEPROM。作為優(yōu)選，所述的顯示屏為LCD。
一種RGB變彩LED燈的自動校準(zhǔn)方法，包括有如下步驟
(1) ，從從上位機(jī)或存儲器中得到RGB顏色設(shè)定值；
(2) ，使用顏色傳感器獲取RGB顏色實(shí)際測量值；
(3) ，控制軟件對顏色設(shè)定值和實(shí)際測量值進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)定值和測量值 的偏差，使用PID控制算法，通過中央處理器單元計(jì)算，獲得相應(yīng)的用于調(diào)節(jié) RGB顏色的控制參數(shù)；
(4) ，中央處理器單元將上述控制參數(shù)通過串口發(fā)送至LED燈控制器，由 它負(fù)責(zé)執(zhí)行；
(5) ，重復(fù)上述步驟，經(jīng)過不斷調(diào)整，最終使得每種照明模式下的RGB設(shè)定 值和實(shí)際測量值一致。
采用了上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有的有益效果是本校準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng) 濟(jì)實(shí)用，通過控制軟件即可方便的進(jìn)行修改和設(shè)定RGB變彩LED燈的色彩， 使在相同的彩色照明模式下呈現(xiàn)相同的色彩，使得RGB變彩LED燈出廠合格 率大大提高，用戶可以獲得良好的照明變化效果。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀的原理結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明實(shí)施例中顏色傳感器的電路圖3為本發(fā)明實(shí)施例中鍵盤電路的原理圖4為本發(fā)明實(shí)施例中顯示屏的電路原理圖5為本發(fā)明實(shí)施例中存儲器的電路原理圖6為本發(fā)明實(shí)施例中串行接口的電路原理圖7為本發(fā)明實(shí)施例中中央處理器單元電路圖8為本發(fā)明實(shí)施例中控制軟件的主程序流程圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中中央處理器單元捕獲中斷處理程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下
實(shí)施例 一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，如圖1所示，該校準(zhǔn)儀包括 電源3、顏色傳感器4，鍵盤2，存儲器8，顯示屏5，通訊接口，屮央處理器單 元1，中央處理器單元1上燒錄有用于獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的 控制軟件，屮央處理器單元1分別連接電源3、顏色傳感器4、鍵盤2、存儲器 8、顯示屏5和通訊接口；該校準(zhǔn)儀通常包含兩個(gè)通訊接口，通訊接口均采用串 口，當(dāng)校準(zhǔn)儀單獨(dú)使用時(shí)，只使用一個(gè)通訊接口，該通訊接口連接LED燈控制 器，可獨(dú)立操作校準(zhǔn)儀來校準(zhǔn)；當(dāng)使用兩個(gè)通訊接口時(shí)，其中一個(gè)通訊接口連 接LED燈控制器，另一個(gè)通訊接口連接有上位機(jī)，在上位機(jī)上同樣裝載有用于 獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的控制軟件，控制軟件存儲有各模式下的 RGB顏色設(shè)定值，所以也可通過上位機(jī)來操作校準(zhǔn)LED燈，更加直觀便捷，提高 了效率；通常，上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)，可通過操作計(jì)算機(jī)來校準(zhǔn)，較為方便快捷。
在本實(shí)施例中，該校準(zhǔn)儀包含有兩個(gè)通訊接口，分別為串口7和串口6，顯 示屏5釆用LCD，存儲器采用EEPEOM (電可擦可編程只讀存儲器)；其中， 顏色傳感器4連接RGB變彩LED燈，用于獲取LED燈RGB的實(shí)際光強(qiáng)并將 其轉(zhuǎn)換成頻率隨光強(qiáng)變化的脈沖，并將脈沖傳遞給中央處理器單元l;鍵盤2用 于設(shè)定LED燈RGB的顏色及本校準(zhǔn)儀各種照明模式的切換；存儲器8用于保 存各照明模式下的RGB顏色設(shè)定值；顯示屏5用于顯示設(shè)定的RGB顏色及實(shí) 際測量得到的RGB顏色；控制軟件用于對設(shè)定值和測量值進(jìn)行比較并獲得相應(yīng) 的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)；串口7連接上位機(jī)，上位機(jī)控制軟件可通過串口 7將各個(gè)模式下的RGB顏色設(shè)定值送給中央處理器單元1;另一個(gè)串口 6連接LED燈控制器，用于把調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)輸出給RGB變彩LED燈。 一種RGB變彩LED燈的自動校準(zhǔn)方法，包括有如下步驟
(1) ，從上位機(jī)或存儲器中讀取RGB顏色設(shè)定值；
(2) ，開啟LED燈，并使用顏色傳感器4獲取RGB顏色實(shí)際測量值；
(3) ，控制軟件對顏色設(shè)定值和實(shí)際測量值進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)定值和測量值 的偏差，，通過中央處理器單元1使用PID控制算法進(jìn)行計(jì)算，獲得相應(yīng)的用于 調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)；
(4) ，中央處理器單元1將上述控制參數(shù)通過串口 6發(fā)送至LED燈控制器， 由LED燈控制器負(fù)責(zé)執(zhí)行；
(5) ，重復(fù)上述步驟，經(jīng)過不斷調(diào)整，最終使得每種照明模式下的RGB設(shè)定 值和實(shí)際測量值一致。
如圖2所示為顏色傳感器4的具體電路連接結(jié)構(gòu)，U2是光強(qiáng)到頻率的轉(zhuǎn)換 芯片，用于獲取LED燈RGB的實(shí)際光強(qiáng)并將其轉(zhuǎn)換成頻率隨光強(qiáng)變化的脈沖， Ul是驅(qū)動芯片，Jl是接插件，用于連接中央處理器單元1和顏色傳感器4;通 過中央處理器單元1送來的連接在S2腳和S3腳的信號，選擇U2芯片內(nèi)部的RGB 濾波器；通過中央處理器單元1送過來的連接在SO腳和SI腳的信號控制輸出 頻率的增益倍數(shù)，并將脈沖信號送給中央處理器單元。
如圖3所示為鍵盤實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，在鍵沒有按下時(shí)，輸出給中央處理器 單元的信號通過相應(yīng)電阻的上拉，為高電平。在鍵按下時(shí)，相應(yīng)輸出被拉低。 中央處理器單元通過掃描，獲知那個(gè)鍵按下。以KEY—S1為例，當(dāng)鍵沒有按下時(shí)， 輸出給中央處理器單元1的P0_5信號通過Rl的上拉獲得是高電平；當(dāng)鍵按下 時(shí)，輸出給中央處理器單元的PO—5信號被接通到地，獲得是低電平信號。
如圖4所示為本實(shí)施例顯示屏5顯示實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器W1實(shí)現(xiàn)對LCD背光亮度的控制，R33和C24實(shí)現(xiàn)對LCD的上電復(fù)位，LCD的 控制線和數(shù)據(jù)線和中央處理器單元1相連。
如圖5所示為存儲器實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，芯片U4為IIC類型EEPR0M芯片， 通過使用上拉電阻R10和Rll，將芯片U4的IIC總線和中央處理器單元1的IIC 總線相連。
如圖6所示，是串口 6和串口 7實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，芯片U7為RS232接口芯 片，TTL電平部分即芯片U7的9、 10、 11和12腳和中央處理器單元1相應(yīng)的串 口部分相連，RS232電平部分即芯片U7的7、 8、 13和14腳和上位機(jī)及RGB變
彩LED燈控制器相連。
如圖7所示，是中央處理器單元1實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例，Ul為嵌入式中央處理 器，采用philips LPC2138芯片，芯片U3為監(jiān)控芯片，可實(shí)現(xiàn)對嵌入式中央處 理器U1的上電復(fù)位。電容C18,電容C19和晶振Y1為U1提供晶振。
如圖8所示為本實(shí)施例中RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀控制軟件主程序的流 程圖，其過程如下所述
步驟801，進(jìn)入系統(tǒng)工作的開始狀態(tài)；
步驟802，對系統(tǒng)進(jìn)行必要的初始化；
步驟803，從EEPROM中讀出各照明模式下R、 G、 B顏色設(shè)置數(shù)據(jù)，即讀出 顏色設(shè)定值；
步驟804，連接上位機(jī)，看上位機(jī)是否有新的設(shè)置數(shù)據(jù)下傳，如果有，轉(zhuǎn)步 驟805處理，沒有，去步驟806;
步驟805，接收上位機(jī)傳來的R、 G、 B顏色設(shè)置數(shù)據(jù)，處理完后去步驟807;
步驟806，判斷等待上位機(jī)的設(shè)置數(shù)據(jù)時(shí)間是否超時(shí)，如果是，轉(zhuǎn)步驟807， 如果沒有超時(shí)，跳到歩驟804;
步驟807，掃描鍵盤；
步驟8Q8，判斷是否有鍵按下，如果是，轉(zhuǎn)步驟809，如果沒有鍵按下，轉(zhuǎn)步驟807處理；
步驟809，按鍵處理，處理完成之后轉(zhuǎn)步驟807。
如圖9所不，是中央處理器單元接收顏色傳感器的輸出信號，采用捕獲中 斷處理程序的流程圖，具體過程如下所述
步驟901，讀取捕獲值，中斷次數(shù)計(jì)數(shù)值加l;
步驟902，判斷中斷次數(shù)計(jì)數(shù)值是否為1，如果是，轉(zhuǎn)步驟904處理，不是 的話，轉(zhuǎn)步驟903處理；
步驟903，求出當(dāng)前捕獲值和第一次捕獲值的差值，判斷差值是否大于定時(shí) 器的設(shè)定時(shí)間，如果是，轉(zhuǎn)步驟905處理，不是的話，轉(zhuǎn)步驟912處理；
步驟904，設(shè)當(dāng)前捕獲值為第一次捕獲值，轉(zhuǎn)步驟912處理；
步驟905，根據(jù)捕獲中斷的次數(shù)及當(dāng)前捕獲值和第一次捕獲值的差值計(jì)算出 RGB顏色對應(yīng)頻率的測量值，計(jì)算測量值和設(shè)定值的誤差，同時(shí)刷新LCD顯示的 測量值，復(fù)位中斷次數(shù)計(jì)數(shù)值；
步驟906，判斷顏色測量值和設(shè)定值之間的誤差是否小于一定的閾值，如果 是，轉(zhuǎn)步驟907處理，不是的話，轉(zhuǎn)步驟911;
步驟907，判斷所有模式下的校準(zhǔn)是否結(jié)束，如果是，轉(zhuǎn)步驟908處理，不 是的話，轉(zhuǎn)步驟910;
步驟908，在LCD顯示上提示所有模式校準(zhǔn)己結(jié)束；
步驟909，關(guān)中斷，防止再次進(jìn)入捕獲中斷，返回主程序；
步驟910，模式加l，改變RGB設(shè)定值為當(dāng)前模式下的設(shè)定值，即改變?yōu)閳D 8中歩驟803中的設(shè)置數(shù)據(jù)；
步驟911，對測量值和設(shè)定值之間的誤差進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出控制量即控制 參數(shù)通過串口送給RGB變彩LED燈的控制器；
歩驟912，清中斷標(biāo)志，返回。
上述只是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明 公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特征是該校準(zhǔn)儀包括用于提供電能的電源；用于獲取LED燈RGB的實(shí)際光強(qiáng)并將其轉(zhuǎn)換成頻率隨光強(qiáng)變化的脈沖的顏色傳感器；用于設(shè)定LED燈RGB的顏色及照明模式切換的鍵盤；用于保存各照明模式下的RGB顏色設(shè)定值的存儲器；用于顯示設(shè)定的RGB顏色及實(shí)際測量得到的RGB顏色的顯示屏；用于數(shù)據(jù)處理、指令執(zhí)行的中央處理器單元，中央處理器單元上裝載有用于獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的控制軟件；用于傳輸數(shù)據(jù)信號的通訊接口，通訊接口連接LED燈控制器；中央處理器單元分別與所述電源、顏色傳感器、鍵盤、存儲器、顯示屏、通訊接口相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特征是該 校準(zhǔn)儀包含有兩個(gè)通訊接口，其中一個(gè)通訊接口連接LED燈控制器，另一 個(gè)通訊接口連接有一上位機(jī)，在上位機(jī)上同樣裝載有用于獲得相應(yīng)的調(diào)節(jié) RGB顏色的控制參數(shù)的控制軟件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特征是所 述的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特 征是所述的通訊接口為串口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特征是所 述的存儲器為EEPROM。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀，其特征是所 述的顯示屏為LCD。
7、 一種RGB變彩LED燈的自動校準(zhǔn)方法，其特征是包括有如下步驟(1) ，從上位機(jī)或存儲器中得到RGB顏色設(shè)定值；(2) ，使用顏色傳感器獲取RGB顏色實(shí)際測量值；(3) ，控制軟件對顏色設(shè)定值和實(shí)際測量值進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)定值和測量值 的偏差，使用PID控制算法，通過中央處理器單元計(jì)算，獲得相應(yīng)的用于 調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)；(4) ，中央處理器單元將上述控制參數(shù)通過串口發(fā)送至LED燈控制器，由它 負(fù)責(zé)執(zhí)行；(5) ，重復(fù)上述步驟，經(jīng)過不斷調(diào)整，最終使得每種照明模式下的RGB設(shè)定
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RGB變彩LED燈自動校準(zhǔn)儀及校準(zhǔn)方法，該校準(zhǔn)儀包括電源，顏色傳感器；鍵盤，存儲器，顯示屏，中央處理器單元，中央處理器單元上裝載有用于調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)的控制軟件；通訊接口，通訊接口連接LED燈控制器；中央處理器單元分別與電源、顏色傳感器、鍵盤、存儲器、顯示屏、通訊接口相連接。校準(zhǔn)方法包括有如下步驟從存儲器中得到RGB顏色設(shè)定值；使用顏色傳感器獲取RGB顏色實(shí)際測量值；控制軟件對顏色設(shè)定值和實(shí)際測量值進(jìn)行比較，根據(jù)設(shè)定值和測量值的偏差，獲得相應(yīng)的用于調(diào)節(jié)RGB顏色的控制參數(shù)；將上述控制參數(shù)通過串口發(fā)送至LED燈控制器，由它負(fù)責(zé)執(zhí)行校準(zhǔn)；從而可使得不同的RGB變彩LED燈在相同的彩色照明模式下呈現(xiàn)相同的色彩。
文檔編號H05B37/02GK101437340SQ20081016365
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者沈錦祥 申請人:沈錦祥