专利名称：多彩led装饰灯控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多彩LED装饰灯的结构，特别是其中的控制器电路结构。
背景技术：
多彩LED装饰灯以多种颜色不同的发光二级管LED作为发光体，并由控制器控制LED的发光组合状态，以达到多彩显示的效果。传统的控制器电路是将一组或多组LED整体作为控制对象，只能通过控制每组LED的不同灰度来实现装饰灯整体彩色显示效果。因此可产生的颜色变化模式单调。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可产生丰富变化模式的多彩LED装饰灯控制器。
本实用新型是这样实现的控制器包括有微处理器和三个控制模块，每个模块控制一种颜色的LED，三个模块的电路结构类同，并共同与微处理器连接；在同一个控制模块中，至少包含有一个LED驱动芯片，该驱动芯片具有串行数据输入脚、串行数据输出脚、时钟信号输入脚、数据锁存输入脚、输出允许控制脚以及多个LED驱动脚，每个LED驱动脚与LED连接；在各控制模块之间，所有LED驱动芯片的时钟信号输入脚并联连接至微处理器的一条数据输出脚，数据锁存输入脚并联连接至微处理器另一条数据输出脚；不同的控制模块，其LED驱动芯片的输出允许控制脚连接至微处理器的不同的数据输出脚，LED驱动芯片的串行数据输入脚连接至微处理器的不同的数据输出脚。下面以三个控制模块中的一个为例说明本实用新型的控制原理微处理器的一条数据输出脚向LED驱动芯片的串行数据输入脚发送串行数据，另一条数据输出脚向LED驱动芯片的时钟信号输入脚发出时钟控制信号，在时钟控制信号作用下，串行数据在LED驱动芯片内部移位寄存。当接收完数据后，微处理器向LED驱动芯片的数据锁存输入脚发出锁存信号，使LED驱动芯片锁定已存储的数据。接着微处理器向LED驱动芯片的输出允许控制脚发出输出使能信号，使LED驱动芯片根据所存贮的数据驱动LED发光。由于LED驱动芯片存贮的数据决定了LED驱动脚高低电平的排列组合状态，也就是各支LED的亮灭状态，而输出使能信号又可控制这种高低电平排列组合状态持续时间的长短，也就是LED每次点亮或熄灭时间的长短，因此只要通过程序令微处理器不断改变输出至LED驱动芯片的串行数据，并在时钟控制信号、数据锁存信号、输出使能信号的共同配合作用下，就能灵活控制LED的发光状态，例如控制LED以人眼察觉不到闪烁的频率快速闪烁，并且控制LED在每个闪烁周期内发光时间所占的比例，就能起到控制LED发光灰度的效果。以上是一个控制模块的工作原理，其余两个控制模块的工作原理与其完全一样。由此可见，本实用新型可独立控制每只LED的发光灰度，而且只要改变程序就可改变显示模式，变化模式丰富。
本实用新型的优点是只要改变程序就可产生各种颜色、图案和文字的动态显示效果，适用范围广，而且如果令三种颜色的LED混合紧密排列，就能因不同颜色、不同发光灰度的LED混合在一起而产生配色效果，从而显现出丰富的色彩，装饰效果更佳。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明，其中
图1是本实用新型的电路结构原理图；图2是LED排列方式的实施例。
具体实施方式
参见
图1，图中三个虚线框分别表示三个控制模块，每个模块控制一种颜色的LED，本实施例取红、绿、蓝三种颜色的LED，构成红色控制模块1、绿色控制模块2和蓝色控制模块3。三个模块的电路结构相同，并共同与一个微处理器4连接。每个模块由多个LED驱动芯片级联组成，图中每个模块只示出两个LED驱动芯片，其余的LED驱动芯片按同样的连接方式依次级联，级联的数量根据实际需要的LED数量而定。作为最简单的结构，每个控制模块可以只包含一个LED驱动芯片。此外，不同的控制模块所包含的LED驱动芯片的数量既可以相同也可以不同，但三个控制模块都具有类同的结构，亦即同一模块中的LED驱动芯片都是级联连接的。每个LED驱动芯片都具有串行数据输入脚SERIAL_IN、串行数据输出脚SERIAL_OUT、时钟信号输入脚CLK、数据锁存输入脚LATCH、输出允许控制脚ENABLE，以及16个LED驱动脚OUT0～OUT15。不同型号的LED驱动芯片具有不同数量的LED驱动脚，本实施例采用ST2221型LED驱动芯片，此外也可采用TPIC595等其它功能类似的芯片。下面以红色模块1为例说明电路结构由左至右，前一级LED驱动芯片5的串行数据输出脚SERIAL_OUT与下一级LED驱动芯片6的串行数据输入脚SERIAL_IN连接，所有LED驱动芯片的时钟信号输入脚CLK、数据锁存输入脚LATCH、输出允许控制脚ENABLE同类并联，形成时钟信号控制线7、数据锁存控制线8、输出允许控制线9，LED驱动芯片的每个LED驱动脚连接有一只LED。绿色和蓝色控制模块2、3的电路结构与红色控制模块1相同。所有控制模块的时钟信号控制线7并联连接至微处理器的一条数据输出脚I/O_2，数据锁存控制线8并联连接至微处理器另一条数据输出脚I/O_3。三个控制模块的输出允许控制线9、10、11分别连接至微处理器的数据输出脚I/O_4、I/O_6、I/O_8，三个控制模块的第一级LED驱动芯片的串行数据输入脚SERIAL_IN分别连接至微处理器的数据输出脚I/O_1、I/O_5、I/O_7。微处理器4可采用各种类型的单片机，如51系列单片机或PIC系列单片机，这些单片机的数据输出脚的逻辑功能完全由程序控制。下面以红色控制模块1为例说明本实用新型的控制原理微处理器的I/O_1脚向第一级LED驱动芯片的串行数据输入脚SERIAL_IN发送串行数据，并通过时钟信号控制线7同时向各级LED驱动芯片发出时钟控制信号，在时钟控制信号协调控制下，串行数据在第一级LED驱动芯片5内部移位寄存，当该级芯片存满后，通过串行数据输出脚SERIAL_OUT，按先进先出的原则向下一级LED驱动芯片6的串行数据输入脚SERIAL_IN移送串行数据，依此类推，当各级LED驱动芯片都接收到数据后，微处理器4便通过数据锁存控制线8同时向各级LED驱动芯片发出锁存信号，使各级LED驱动芯片锁定已存储的数据。接着微处理器4通过输出允许控制线9同时向各级LED驱动芯片发出输出使能信号，使各级LED驱动芯片根据各自存贮的数据驱动LED发光，不同的数据决定了LED驱动脚OUT0～OUT15不同的高低电平排列组合状态，也就是控制了各只LED的亮灭状态，而微处理器的I/O_4脚发出的输出使能信号又可控制这种高低电平排列组合状态持续时间的长短，也就是LED每次点亮或熄灭时间的长短。当要刷新各级LED驱动芯片存贮的数据时，只要先由微处理器的I/O_4脚发出信号，使各级LED驱动芯片恢复接收数据的功能，然后就可按前述过程重新向LED驱动芯片传送数据、锁定数据，并按新的高低电平排列组合驱动LED发光。只要刷新LED驱动芯片的速度足够快，使人眼察觉不到LED的闪烁，并且控制LED每次点亮时间的长短，也就是在每个闪烁周期内发光时间所占的比例，就能起到控制LED发光灰度的效果。以上是红色控制模块的工作原理，绿色和蓝色控制模块的工作原理与其完全一样。如此，本实施例可独立控制每只LED的发光灰度，而且只要改变程序就可改变显示模式，变化模式丰富作为最佳实施方式，三种颜色的LED混合紧密排列的结构形式，最好是以多个排列结构相同的单元排列而成，每个单元由两只红色LED、一只绿色LED和一只蓝色LED构成，四只LED排列成矩形，而且两只红色LED位于同一条对角线上。如图2所示，图中“○”表示红色LED，“△”表示绿色LED，“×”表示蓝色LED，每个虚线框表示一个单元，在每个单元中，都由四只LED排列成矩形，而且两只红色LED位于同一条对角线上。采用这种排列结构，可以按白平衡原理控制每个单元内的红、绿、蓝三种颜色所占的比例，使各个单元调配出多种不同的颜色，所有单元排列在一起就能呈现出色彩斑斓的效果。多个单元排列在一起既可以组成图2所示的平面状，也可以排列成曲面以及“一”字形、环形、弧形等多种线形。
权利要求1.一种多彩LED装饰灯控制器，其特征是a.控制器包括微处理器和三个控制模块，每个模块控制一种颜色的LED，三个模块的电路结构类同，并共同与微处理器连接；b.在同一个控制模块中，至少包含有一个LED驱动芯片，该驱动芯片具有串行数据输入脚、串行数据输出脚、时钟信号输入脚、数据锁存输入脚、输出允许控制脚以及多个LED驱动脚，每个LED驱动脚与LED连接；c.在各控制模块之间，所有LED驱动芯片的时钟信号输入脚并联连接至微处理器的一条数据输出脚，数据锁存输入脚并联连接至微处理器另一条数据输出脚；d.不同的控制模块，其LED驱动芯片的输出允许控制脚连接至微处理器的不同的数据输出脚，LED驱动芯片的串行数据输入脚连接至微处理器的不同的数据输出脚。
2.如权利要求1所述的多彩LED装饰灯，其特征是每个控制模块由多个LED驱动芯片级联组成，前一级LED驱动芯片的串行数据输出脚与下一级LED驱动芯片的串行数据输入脚连接，第一级LED驱动芯片的串行数据输入脚连接至微处理器的一条数据输出脚，同一控制模块中的各个LED驱动芯片的时钟信号输入脚、数据锁存输入脚、输出允许控制脚同类并联，形成时钟信号控制线、数据锁存控制线、输出允许控制线。
专利摘要本实用新型涉及多彩LED装饰灯控制器的电路结构。其主要特点是由三个电路结构类同的控制模块分别驱动三种颜色的LED，三个控制模块由微处理器控制，每控制模块至少包含一个LED驱动芯片，该驱动芯片具有串行数据输入脚、串行数据输出脚、时钟信号输入脚、数据锁存输入脚、输出允许控制脚以及多个LED驱动脚。本实用新型的工作原理是通过程序令微处理器不断改变输出至LED驱动芯片的串行数据，并在时钟控制信号、数据锁存信号、输出使能信号的共同配合作用下，独立控制每只LED的发光状态。本实用新型的优点是只要改变程序就可产生各种动态显示效果，而且如果令三种颜色的LED混合排列，就能产生配色效果，显现出丰富的色彩。
文档编号G09G3/32GK2528185SQ0222512
公开日2002年12月25日 申请日期2002年1月9日 优先权日2002年1月9日
发明者余彬海, 李伟平, 董刚 申请人:佛山市光电器材公司