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手机蓝牙控制的调光调色的LED灯的设计 发布日期：2014-11-19 稿源：互联网 编辑：Jane 核心提示：Hue 系列将是完全可有自定义的，并且通过一个灯泡内红蓝绿三原色的 LED可以混合出 1600 万 种颜色的灯光。整个过程完全由 iPhone 上的App来进行控制。从而引发了智能灯控发展的新思考，国内 相关人士也纷纷进行研究。 1.引言 随着，2012 年 10 月 30 日飞利浦在AppleStore 出售最新的高科技 Hue 系列 LED 灯，并且只会交由苹 果出售。Hue 系列将是完全可有自定义的，并且通过一个灯泡内红蓝绿三原色的 LED 可以混合出 1600 万种颜色的灯光。整个过程完全由 iPhone 上的 App 来进行控制。从而引发了智能灯控发展的新思考，国 内相关人士也纷纷进行研究。考虑到 Hue 是采用 WiFi 无线控制，而国内 WiFi 并未普及，本研究采用更 普遍的蓝牙技术，采用手机蓝牙与单片机通信产生可调占空比 PWM 波信号控制 LED 驱动电路实现 LED 的调光和 DIY 调色。 2.脉冲宽制(PWM)调光技术 PWM 调光是一种利用简单的数字脉冲，反复开关 LED 驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、 窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节 LED 的亮度。PWM 调光的优点在于调光 范围大，只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码，PWM 调光可以在精确控制 LED 的亮度 的同时，也保证 LED 发光的色度。 2.1 脉冲宽制(PWM)调光原理 利用人眼睛视觉惰性，按固定频率操作占空比实现 LED 亮度调节，只要调光比即 PWM 波频率大于 200 Hz 人眼就不会感觉到 LED 的闪烁。具体调光实现，通过控制 LED 的亮灭时间，从而控制 LED 亮度，从 电力学来看就是控制一定周期内电流的有效值。这种方法在改变电流有效值大小的同时不改变电压和电流 的大小，这样就保证了 LED 的发光色度，这是模拟调光和可控硅调光无法实现的。 2.2 占空比 占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为 50%,占空比为0.5,说明正电平所占 时间为 0.5 个周期。 Ts 为脉冲周期 Tw 为脉冲宽度 占空比τ=Tw/Ts×100. 占空比的解释可以归纳为如下几种： 1)在一串理想的脉冲序列中(如方波)，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。 2)在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。 3)在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。 也就是电路释放能量的有效时间与总释放时间的比。 2.3 调光比 调光比则是按下面的方法计算： Foper=工作频率 Fpwm=调光频率 调光比率=Foper/Fpwm 其实也就是调光的最低有效占空比，比如 Foper=100khz;Fpwm=200Hz,则调光比为： 100k/200=500. 3.蓝牙模块组成 3.1 蓝牙技术基础 蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司，蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的 近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。手机之间通过蓝牙实现数据共享 已成为常理，将手机变身为遥控器为人们的生活带来无限方便。 蓝牙技术由三部分组成，包括蓝牙无线电技术、蓝牙协议栈和蓝牙互操作性。 3.1.1 蓝牙无线电技术 蓝牙无线电工作在全球通用的 2 . 4 G H zISM(即工业、科学、医学)频段，支持全双工传输，使用 IE EE802.15 协议。蓝牙设备即连即用，抗干扰能力强、使用方便[2] 3.1.2 蓝牙协议栈 蓝牙协议栈包含一个软件栈和一个硬件栈。蓝牙硬件协议栈由蓝牙硬件提供，蓝牙软件协议栈由软件实现。 蓝牙软件协议栈提供 Java 蓝牙 API 给程序开放人员使用。 3.1.3 蓝牙互操作性 蓝牙互操作性包括三方面内容：①通用访问 Profile 定义了设备管理功能性;②服务发现应用 Profiles 定义 了服务发现方面的内容;③串口 Profiles 定义了互操作设备和模拟串口电缆的能力 3.2 HC-O6 蓝牙模块 BC04 外置 8M Flash,带 EDR 模块 HC-06 为民用级，兼容 HC-04 工业级。其中，HC-06 模块的 TX 管 脚跟 STC15F204EA 单片机的 P3.0 管脚相接，RX 管脚跟 P3.1 接。HC-06 模块接收手机端发来的数据， 然后在通过串口 TR,TX 管脚与单片机通信