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[摘 要]彩灯颜色变幻多端，炫目迷人，在各行业的应用比较广泛。本文采用 STC89C52 单片机，设计了一款彩灯控制系统模块，经试验验证，可较好低实现遥控调整灯具颜色，产生动态变化的“动感”效果的目的。
[关键词]单片机；彩灯；系统设计
中图分类号：TP368.12；TM923.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0394-01
彩灯色彩绚丽多变，因其加工工艺更简便，质量更容易控制，寿命更长，颜色和亮度更佳，逐渐在景观照明、舞台投光、建筑物照明等领域得到广泛的应用。用单片机来控制彩灯，可以极大地降低设计成本，而且也能更好地吸引广大消费者的眼球，经济效益非常可观。
一、设计原理
本设计在结合STC89C52单片机的基础上设计出彩灯控制模块，利用单片机芯片的功能和一些基本原理，运用C语言程序来实现彩灯的不同闪烁方式，使之由慢到快，再由快到慢，从而在循环往复变化中，给人带来视觉的美感。彩灯控制模块由电源适配器提供12V直流电源通过7805稳压到5V直流给单片机在经过开关电源变换，输出直流工作电压到STC89C52，利用STC89C52单片机输出一定频率的PWM来驱动场效应管的开断，调节输出电流的大小来调节灯的亮暗，最终调出七种不同的颜色。控制方式采用红外线方式，红外遥控器发出的信号经过滤波和解调后，主控模块内置的信号接收器将红外发射管发射出来的光电信号转换为电子信号，经由电压反馈型内部放大器进行功率放大、自动增益控制、带通滤波、解调发、波形整形等等步骤后还原为遥控器发射出的原始编码。最后由红外线接收器的信号输出脚输入到主控模块单片机引脚，由程序识别该信号指令。
二、系统框架设计
结构框图如图1所示。
三、系统具体设计
（一）主控芯片的选择
主控制器芯片主要是负责控制LED七彩灯带的不同变化速度快慢以及变化效果。主控制器作为整个系统的控制核心部分，要求其功耗低、数据转换速率快。STC89C52单片机是一种低功耗、可编程、高性能8位微控制处理器，其内部包括微处理器、具有8K在系统可编程Flash存储器、看门狗定时器、输入/输出口、中断系统等，具有价格低廉、技术成熟、操作简单等特点，满足本设计的要求。
（二）稳压电源电路设计
LM7805稳压三极管，可以支持5V到12V的电源输入，经过降压之后，稳定输出5V的直流电压。一般在输入电源的正负极之间并上两个22uF无极性陶瓷电容，起到对电源滤波的作用。单片机要求在稳定的电源下才能正常工作，本身单片机工作在晶振12M下，产生的干扰信号也是大的。所以需要提供一个稳定的直流电源给单片机，这样才能保证单片机的稳定工作。硬件电路有AT89C51单片机最小系统、限流电流与led彩灯等，组成通过32个I/O高低电平的变化使led动态变化，I/O口为低时，对应的一组led亮，从而很容易的控制LED，达到理想的彩灯效果。
（三）软件设计
软件系统软件设计包括主程序、外红接收/发送程序和显示程序，由于外红接收/发送程序目前非常成熟，借鉴即可，因此本系统的重点在于主程序和显示程序的设计，具体的流程图如图2所示。
（四）程序设计
因为此电路比较简单，所以通过程序通过简单的数组就可以控制，把你需要的效果通过计算出来，然后把数字代码写到数组里面去。在通过数组的数字通过循环移位发送到I/O，则达到预想的效果。
（五）灯条设计
1、电压：这是指LED彩灯的输入电压，一般常用的规格是直流12V，也有的是24V。工作电压：DC12V，功率：每米14.3瓦/每米18.2瓦可选。2、色温：是指将一标准黑体通过加热，当温度逐步升高到一定程度时，颜色开始慢慢由深红-浅红-橙黄-白-蓝，发生改变，当某光源与标准黑体的颜色相同时，则将黑体当此时的绝对温度称为该光源之色温。一般来说色温不作为考核LED灯条的一个指标，但是国外很多客户因为对其使用环境的要求，会做出一个特别的要求。3、亮度：发光强度的最基本单位，坎德拉是国际单位制的基本单位之一。一般LED灯不同的颜色会有不同的发光强度，常用单位是mcd，即毫坎德拉。其数值越高，说明发光强度越大，也就是說灯条发出的光越亮。4、发光角度：这是指LED彩灯上LED元件的发光角度，一般通用的贴片LED的发光角度都是120度。发光角度越大，其散光效果越好，但这都是相对的，其发光的亮度也就相应减小了。
四、实现与验证
首先，检测电源是否接好，接好后，如有电源输入，N沟道场效应管就会根据编号程序，导通或截止来控制彩灯的亮灭，按照从小到大的数字顺序产生彩灯模式。当按下复位键时，会回到彩灯模式1。当不去按复位键键时，彩灯会不断地从模式1到模式6重复循环。焊接好的电路板先目测进行检查，看是否有漏焊，虚焊的地方。对照PCB图，检查元件的焊接是否无误，正负极的接法有没有错误等；用万用表测量印刷电路板的导线是不是都很好的接通，靠得很近的导线是否有连在一起的现象等，有断的就马上用锡补上，太远的或者是断的太离谱的就只能用导线代替。检查每一根导线都无误后可进行下一步调试；插上电源，看电路板有什么反应，5V电源的指示灯是否点亮，电源输出端电压是否在4.8V-5V左右，以上都达到要求可将电源接到主板去，查看LED灯是否正常工作。
五、结语
综上所述，本设计使用了STC89C52单片机与N沟道场效应管相结合的设计方案，充分利用N沟道场效应管的开断来控制三种颜色的亮度最终调节出七种颜色，实现了5050RGB彩灯的各种模式的点亮，降低了设计成本，设计效果符合预期，具有良好的实践应用价值。
参考文献
[1] 李晓虹.实用彩灯控制系统设计[J].武汉工程职业技术学院学报，2013，25（03）：43-45+57.[2017-09-07].
[2] 王林生，马瑛.基于单片机无线RGB彩灯的设计与实现[J].软件工程师，2015，18（03）：18-19.[2017-09-07].
[关键词]单片机；彩灯；系统设计
中图分类号：TP368.12；TM923.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0394-01
彩灯色彩绚丽多变，因其加工工艺更简便，质量更容易控制，寿命更长，颜色和亮度更佳，逐渐在景观照明、舞台投光、建筑物照明等领域得到广泛的应用。用单片机来控制彩灯，可以极大地降低设计成本，而且也能更好地吸引广大消费者的眼球，经济效益非常可观。
一、设计原理
本设计在结合STC89C52单片机的基础上设计出彩灯控制模块，利用单片机芯片的功能和一些基本原理，运用C语言程序来实现彩灯的不同闪烁方式，使之由慢到快，再由快到慢，从而在循环往复变化中，给人带来视觉的美感。彩灯控制模块由电源适配器提供12V直流电源通过7805稳压到5V直流给单片机在经过开关电源变换，输出直流工作电压到STC89C52，利用STC89C52单片机输出一定频率的PWM来驱动场效应管的开断，调节输出电流的大小来调节灯的亮暗，最终调出七种不同的颜色。控制方式采用红外线方式，红外遥控器发出的信号经过滤波和解调后，主控模块内置的信号接收器将红外发射管发射出来的光电信号转换为电子信号，经由电压反馈型内部放大器进行功率放大、自动增益控制、带通滤波、解调发、波形整形等等步骤后还原为遥控器发射出的原始编码。最后由红外线接收器的信号输出脚输入到主控模块单片机引脚，由程序识别该信号指令。
二、系统框架设计
结构框图如图1所示。
三、系统具体设计
（一）主控芯片的选择
主控制器芯片主要是负责控制LED七彩灯带的不同变化速度快慢以及变化效果。主控制器作为整个系统的控制核心部分，要求其功耗低、数据转换速率快。STC89C52单片机是一种低功耗、可编程、高性能8位微控制处理器，其内部包括微处理器、具有8K在系统可编程Flash存储器、看门狗定时器、输入/输出口、中断系统等，具有价格低廉、技术成熟、操作简单等特点，满足本设计的要求。
（二）稳压电源电路设计
LM7805稳压三极管，可以支持5V到12V的电源输入，经过降压之后，稳定输出5V的直流电压。一般在输入电源的正负极之间并上两个22uF无极性陶瓷电容，起到对电源滤波的作用。单片机要求在稳定的电源下才能正常工作，本身单片机工作在晶振12M下，产生的干扰信号也是大的。所以需要提供一个稳定的直流电源给单片机，这样才能保证单片机的稳定工作。硬件电路有AT89C51单片机最小系统、限流电流与led彩灯等，组成通过32个I/O高低电平的变化使led动态变化，I/O口为低时，对应的一组led亮，从而很容易的控制LED，达到理想的彩灯效果。
（三）软件设计
软件系统软件设计包括主程序、外红接收/发送程序和显示程序，由于外红接收/发送程序目前非常成熟，借鉴即可，因此本系统的重点在于主程序和显示程序的设计，具体的流程图如图2所示。
（四）程序设计
因为此电路比较简单，所以通过程序通过简单的数组就可以控制，把你需要的效果通过计算出来，然后把数字代码写到数组里面去。在通过数组的数字通过循环移位发送到I/O，则达到预想的效果。
（五）灯条设计
1、电压：这是指LED彩灯的输入电压，一般常用的规格是直流12V，也有的是24V。工作电压：DC12V，功率：每米14.3瓦/每米18.2瓦可选。2、色温：是指将一标准黑体通过加热，当温度逐步升高到一定程度时，颜色开始慢慢由深红-浅红-橙黄-白-蓝，发生改变，当某光源与标准黑体的颜色相同时，则将黑体当此时的绝对温度称为该光源之色温。一般来说色温不作为考核LED灯条的一个指标，但是国外很多客户因为对其使用环境的要求，会做出一个特别的要求。3、亮度：发光强度的最基本单位，坎德拉是国际单位制的基本单位之一。一般LED灯不同的颜色会有不同的发光强度，常用单位是mcd，即毫坎德拉。其数值越高，说明发光强度越大，也就是說灯条发出的光越亮。4、发光角度：这是指LED彩灯上LED元件的发光角度，一般通用的贴片LED的发光角度都是120度。发光角度越大，其散光效果越好，但这都是相对的，其发光的亮度也就相应减小了。
四、实现与验证
首先，检测电源是否接好，接好后，如有电源输入，N沟道场效应管就会根据编号程序，导通或截止来控制彩灯的亮灭，按照从小到大的数字顺序产生彩灯模式。当按下复位键时，会回到彩灯模式1。当不去按复位键键时，彩灯会不断地从模式1到模式6重复循环。焊接好的电路板先目测进行检查，看是否有漏焊，虚焊的地方。对照PCB图，检查元件的焊接是否无误，正负极的接法有没有错误等；用万用表测量印刷电路板的导线是不是都很好的接通，靠得很近的导线是否有连在一起的现象等，有断的就马上用锡补上，太远的或者是断的太离谱的就只能用导线代替。检查每一根导线都无误后可进行下一步调试；插上电源，看电路板有什么反应，5V电源的指示灯是否点亮，电源输出端电压是否在4.8V-5V左右，以上都达到要求可将电源接到主板去，查看LED灯是否正常工作。
五、结语
综上所述，本设计使用了STC89C52单片机与N沟道场效应管相结合的设计方案，充分利用N沟道场效应管的开断来控制三种颜色的亮度最终调节出七种颜色，实现了5050RGB彩灯的各种模式的点亮，降低了设计成本，设计效果符合预期，具有良好的实践应用价值。
参考文献
[1] 李晓虹.实用彩灯控制系统设计[J].武汉工程职业技术学院学报，2013，25（03）：43-45+57.[2017-09-07].
[2] 王林生，马瑛.基于单片机无线RGB彩灯的设计与实现[J].软件工程师，2015，18（03）：18-19.[2017-09-07].