CN101437340B - 一种rgb变彩led灯自动校准仪及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RGB变彩LED灯自动校准仪及校准方法，该校准仪包括电源，颜色传感器；键盘，存储器，显示屏，中央处理器单元，中央处理器单元上装载有用于调节RGB颜色的控制参数的控制软件；通讯接口，通讯接口连接LED灯控制器；中央处理器单元分别与电源、颜色传感器、键盘、存储器、显示屏、通讯接口相连接。校准方法包括有如下步骤：从存储器中得到RGB颜色设定值；使用颜色传感器获取RGB颜色实际测量值；控制软件对颜色设定值和实际测量值进行比较，根据设定值和测量值的偏差，获得相应的用于调节RGB颜色的控制参数；将上述控制参数通过串口发送至LED灯控制器，由它负责执行校准；从而可使得不同的RGB变彩LED灯在相同的彩色照明模式下呈现相同的色彩。

Description

一种RGB变彩LED灯自动校准仪及校准方法

技术领域

本发明涉及RGB变彩LED灯的颜色校准装置及校准方法，特别适用于在RGB变彩LED灯出厂时，对其进行各种彩色照明模式控制参数的自动设定，使不同的RGB变彩LED灯在相同的照明模式下呈现相同的色彩。

背景技术

LED由于具有功耗低、体积小、可靠性高、寿命长和反应快等优点，已经得到了广泛应用。近年来，随着功率LED技术的快速发展，可以方便的在一个照明灯泡中集成一定数量的RGB三基色LED，即上述一定数量的LED分为红、绿、蓝三种基色的LED灯组，通过控制电路按照一定的比例关系改变每个LED灯组的光照强度，就改变LED照明灯的整体照明色彩，实现彩色照明；如果预存多组R、G、B的比例关系，就可以实现LED照明灯的多种彩色模式。

然而，RGB变彩LED灯的色彩是通过R、G、B三基色LED组成，通常使用恒流控制来实现色彩的控制，但由于受生产工艺和生产过程影响，每个基色LED灯的发光色度、强度和驱动电流之间存在个体差异，使得同一批次中的LED在相同设定电流下呈现不同的色彩。所以就会造成出厂合格率低，质量不佳，最终消费者也不能获得很好的照明效果。所以要使不同的RGB变彩LED灯在相同彩色照明模式中呈现相同的色彩，就必须动态校准RGB变彩LED灯的控制参数。

发明内容

本发明针对上述现有技术的问题，提供了一种RGB变彩LED灯自动校准仪及校准方法，其可自动设定在不同照明模式下每个RGB变彩LED灯的控制参数，并通过此控制参数对LED灯进行调节校准，使得不同的RGB变彩LED灯在相同的彩色照明模式下呈现相同的色彩。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种RGB变彩LED灯自动校准仪，该校准仪包括：

用于提供电能的电源；

用于获取LED灯RGB的实际光强并将其转换成频率随光强变化的脉冲的颜色传感器；

用于设定LED灯RGB的颜色及照明模式切换的键盘；

用于保存各照明模式下的RGB颜色设定值的存储器；

用于显示设定的RGB颜色及实际测量得到的RGB颜色的显示屏；

用于数据处理、指令执行的中央处理器单元，中央处理器单元上装载有用于获得相应的调节RGB颜色的控制参数的控制软件；

用于传输数据信号的通讯接口，通讯接口连接LED灯控制器；

中央处理器单元分别与所述电源、颜色传感器、键盘、存储器、显示屏、通讯接口相连接。

为了能对LED灯更方便的进行调节，作为优选，该校准仪包含有两个通讯接口，其中一个通讯接口连接LED灯控制器，另一个通讯接口连接有一上位机，在上位机上同样装载有用于获得相应的调节RGB颜色的控制参数的控制软件。上位机上同样存储有各模式下的RGB颜色设定值，所以也可通过上位机来操作校准LED灯，更加便捷可靠。

作为优选，所述的上位机为计算机

作为优选，所述的通讯接口为串口。

作为优选，所述的存储器为EEPROM。

作为优选，所述的显示屏为LCD。

一种RGB变彩LED灯的自动校准方法，包括有如下步骤：

(1)，从从上位机或存储器中得到RGB颜色设定值；

(2)，使用颜色传感器获取RGB颜色实际测量值；

(3)，控制软件对颜色设定值和实际测量值进行比较，根据设定值和测量值的偏差，使用PID控制算法，通过中央处理器单元计算，获得相应的用于调节RGB颜色的控制参数；

(4)，中央处理器单元将上述控制参数通过串口发送至LED灯控制器，由它负责执行；

(5)，重复上述步骤，经过不断调整，最终使得每种照明模式下的RGB设定值和实际测量值一致。

采用了上述技术方案的本发明具有的有益效果是：本校准仪结构简单，经济实用，通过控制软件即可方便的进行修改和设定RGB变彩LED灯的色彩，使在相同的彩色照明模式下呈现相同的色彩，使得RGB变彩LED灯出厂合格率大大提高，用户可以获得良好的照明变化效果。

附图说明

图1为本发明实施例中RGB变彩LED灯自动校准仪的原理结构框图；

图2为本发明实施例中颜色传感器的电路图；

图3为本发明实施例中键盘电路的原理图；

图4为本发明实施例中显示屏的电路原理图；

图5为本发明实施例中存储器的电路原理图；

图6为本发明实施例中串行接口的电路原理图；

图7为本发明实施例中中央处理器单元电路图；

图8为本发明实施例中控制软件的主程序流程图；

图9为本发明实施例中中央处理器单元捕获中断处理程序流程图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

实施例：一种RGB变彩LED灯自动校准仪，如图1所示，该校准仪包括电源3、颜色传感器4，键盘2，存储器8，显示屏5，通讯接口，中央处理器单元1，中央处理器单元1上烧录有用于获得相应的调节RGB颜色的控制参数的控制软件，中央处理器单元1分别连接电源3、颜色传感器4、键盘2、存储器8、显示屏5和通讯接口；该校准仪通常包含两个通讯接口，通讯接口均采用串口，当校准仪单独使用时，只使用一个通讯接口，该通讯接口连接LED灯控制器，可独立操作校准仪来校准；当使用两个通讯接口时，其中一个通讯接口连接LED灯控制器，另一个通讯接口连接有上位机，在上位机上同样装载有用于获得相应的调节RGB颜色的控制参数的控制软件，控制软件存储有各模式下的RGB颜色设定值，所以也可通过上位机来操作校准LED灯，更加直观便捷，提高了效率；通常，上位机采用计算机，可通过操作计算机来校准，较为方便快捷。

在本实施例中，该校准仪包含有两个通讯接口，分别为串口7和串口6，显示屏5采用LCD，存储器采用EEPEOM(电可擦可编程只读存储器)；其中，颜色传感器4连接RGB变彩LED灯，用于获取LED灯RGB的实际光强并将其转换成频率随光强变化的脉冲，并将脉冲传递给中央处理器单元1；键盘2用于设定LED灯RGB的颜色及本校准仪各种照明模式的切换；存储器8用于保存各照明模式下的RGB颜色设定值；显示屏5用于显示设定的RGB颜色及实际测量得到的RGB颜色；控制软件用于对设定值和测量值进行比较并获得相应的调节RGB颜色的控制参数；串口7连接上位机，上位机控制软件可通过串口7将各个模式下的RGB颜色设定值送给中央处理器单元1；另一个串口6连接LED灯控制器，用于把调节RGB颜色的控制参数输出给RGB变彩LED灯。

一种RGB变彩LED灯的自动校准方法，包括有如下步骤：

(1)，从上位机或存储器中读取RGB颜色设定值；

(2)，开启LED灯，并使用颜色传感器4获取RGB颜色实际测量值；

(3)，控制软件对颜色设定值和实际测量值进行比较，根据设定值和测量值的偏差，，通过中央处理器单元1使用PID控制算法进行计算，获得相应的用于调节RGB颜色的控制参数；

(4)，中央处理器单元1将上述控制参数通过串口6发送至LED灯控制器，由LED灯控制器负责执行；

(5)，重复上述步骤，经过不断调整，最终使得每种照明模式下的RGB设定值和实际测量值一致。

如图2所示为颜色传感器4的具体电路连接结构，U2是光强到频率的转换芯片，用于获取LED灯RGB的实际光强并将其转换成频率随光强变化的脉冲，U1是驱动芯片，J1是接插件，用于连接中央处理器单元1和颜色传感器4；通过中央处理器单元1送来的连接在S2脚和S3脚的信号，选择U2芯片内部的RGB滤波器；通过中央处理器单元1送过来的连接在S0脚和S1脚的信号控制输出频率的增益倍数，并将脉冲信号送给中央处理器单元。

如图3所示为键盘实现的一个实例，在键没有按下时，输出给中央处理器单元的信号通过相应电阻的上拉，为高电平。在键按下时，相应输出被拉低。中央处理器单元通过扫描，获知那个键按下。以KEY_S1为例，当键没有按下时，输出给中央处理器单元1的P0_5信号通过R1的上拉获得是高电平；当键按下时，输出给中央处理器单元的P0_5信号被接通到地，获得是低电平信号。

如图4所示为本实施例显示屏5显示实现的一个实例，通过调节滑动变阻器W1实现对LCD背光亮度的控制，R33和C24实现对LCD的上电复位，LCD的控制线和数据线和中央处理器单元1相连。

如图5所示为存储器实现的一个实例，芯片U4为IIC类型EEPROM芯片，通过使用上拉电阻R10和R11，将芯片U4的IIC总线和中央处理器单元1的IIC总线相连。

如图6所示，是串口6和串口7实现的一个实例，芯片U7为RS232接口芯片，TTL电平部分即芯片U7的9、10、11和12脚和中央处理器单元1相应的串口部分相连，RS232电平部分即芯片U7的7、8、13和14脚和上位机及RGB变彩LED灯控制器相连。

如图7所示，是中央处理器单元1实现的一个实例，U1为嵌入式中央处理器，采用philips LPC2138芯片，芯片U3为监控芯片，可实现对嵌入式中央处理器U1的上电复位。电容C18，电容C19和晶振Y1为U1提供晶振。

如图8所示为本实施例中RGB变彩LED灯自动校准仪控制软件主程序的流程图，其过程如下所述：

步骤801，进入***工作的开始状态；

步骤802，对***进行必要的初始化；

步骤803，从EEPROM中读出各照明模式下R、G、B颜色设置数据，即读出颜色设定值；

步骤804，连接上位机，看上位机是否有新的设置数据下传，如果有，转步骤805处理，没有，去步骤806；

步骤805，接收上位机传来的R、G、B颜色设置数据，处理完后去步骤807；

步骤806，判断等待上位机的设置数据时间是否超时，如果是，转步骤807，如果没有超时，跳到步骤804；

步骤807，扫描键盘；

步骤808，判断是否有键按下，如果是，转步骤809，如果没有键按下，转步骤807处理；

步骤809，按键处理，处理完成之后转步骤807。

如图9所示，是中央处理器单元接收颜色传感器的输出信号，采用捕获中断处理程序的流程图，具体过程如下所述：

步骤901，读取捕获值，中断次数计数值加1；

步骤902，判断中断次数计数值是否为1，如果是，转步骤904处理，不是的话，转步骤903处理；

步骤903，求出当前捕获值和第一次捕获值的差值，判断差值是否大于定时器的设定时间，如果是，转步骤905处理，不是的话，转步骤912处理；

步骤904，设当前捕获值为第一次捕获值，转步骤912处理；

步骤905，根据捕获中断的次数及当前捕获值和第一次捕获值的差值计算出RGB颜色对应频率的测量值，计算测量值和设定值的误差，同时刷新LCD显示的测量值，复位中断次数计数值；

步骤906，判断颜色测量值和设定值之间的误差是否小于一定的阈值，如果是，转步骤907处理，不是的话，转步骤911；

步骤907，判断所有模式下的校准是否结束，如果是，转步骤908处理，不是的话，转步骤910；

步骤908，在LCD显示上提示所有模式校准已结束；

步骤909，关中断，防止再次进入捕获中断，返回主程序；

步骤910，模式加1，改变RGB设定值为当前模式下的设定值，即改变为图8中步骤803中的设置数据；

步骤911，对测量值和设定值之间的误差进行PID运算，输出控制量即控制参数通过串口送给RGB变彩LED灯的控制器；

步骤912，清中断标志，返回。

上述只是本发明的一个最佳实施方案，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种RGB变彩LED灯的自动校准方法，其特征是包括有如下步骤：

(1)，从上位机或存储器中得到RGB颜色设定值；

(2)，使用颜色传感器获取RGB颜色实际测量值；

(3)，控制软件对颜色设定值和实际测量值进行比较，根据设定值和测量值的偏差，使用PID控制算法，通过中央处理器单元计算，获得相应的用于调节RGB颜色的控制参数；

(4)，中央处理器单元将上述控制参数通过串口发送至LED灯控制器，由它负责执行；

(5)，重复上述步骤，经过不断调整，最终使得每种照明模式下的RGB设定值和实际测量值一致。

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