互动式led光柱系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于灯具设备技术领域，尤其是涉及一种互动式LED光柱系统。
【背景技术】
[0002] 为了节约电能，越来越多的大型娱乐休闲场所中用节能的LED灯柱替代了老式的 白炽灯，然而现有技术中的LED灯柱由于只注重照明功能，光亮长度固定，缺少与人的互 动，显的比较呆板，缺乏趣味性。
[0003] 为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决 方案。例如，中国专利文献公开了一种LED音乐水族灯[【申请号】201510028331. 0]，包括开 关电源、LED音频控制器、LED和遥控器。开关电源输出DC24V供电，LED音频控制器通过接 收遥控器的RF射频信号控制LED工作模式和光照强度。LED为红绿蓝三基色集成LED，呈 六行等间距均匀排列；遥控器面板上设置有开关、模式、速度、亮度四种功能按键，采用无线 射频信号，有效控制距离20m。
[0004] 上述的方案在一定程度上改进了现有技术的部分问题，但是，该方案还至少存在 以下缺陷：与观看灯柱的人群之间缺乏互动性、娱乐性差等问题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，光柱高度可控 的互动式LED光柱系统。
[0006] 为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本实用新型的互动式LED光 柱系统，包括电源模块和与其连接的LED灯组，其特征在于：LED灯组包括按一字型排列的 若干个LED灯，电源模块分别连接有非接触式测距模块、矩阵式LED驱动模块和单片机，单 片机分别与非接触式测距模块和矩阵式LED驱动模块呈连接设置。非接触式测距模块用于 测量人的手掌至其之间的距离，并将距离信号传给单片机进行相应地数据处理，然后指示 矩阵式LED驱动模块控制LED灯组中灯亮的数量，即光柱的高度，从而提高了互动性，这里 的矩阵式LED驱动模块中的电路由于采用了矩阵式排列设计节省了单片机的I/O 口线资 源。
[0007] 优选地，非接触式测距模块为超声波传感器模块。
[0008] 优选地，超声波传感器模块为XKC-007Y-PWM-X芯片，单片机分别连接 XKC-007Y-PWM-X芯片的Trig引脚和Echo引脚。采用芯片化设计，集成度高，且所述芯片为 通用芯片，容易获得，成本低廉。
[0009] 优选地，矩阵式LED驱动模块包括与LED灯组中的所有LED灯--连接的矩阵式 连接电路，矩阵式连接电路每行和每列的一端分别与单片机连接。矩阵式连接电路节省了 单片机的I/O 口线资源。
[0010] 优选地，LED灯组中含有32只LED灯，矩阵式连接电路设置为行数为4行、列数为 8列的连接电路。
[0011] 优选地，单片机包括 STC15W1K16S_PDIP40 芯片，STC15W1K16S_PDIP40 芯片的第 21、22引脚与非接触式测距模块连接，第9至12、32至39引脚与矩阵式LED驱动模块相连。
[0012] 与现有技术相比，本互动式LED光柱系统的优点在于：设计合理、结构简单，光柱 高度可控，互动性好，趣味性高。
【附图说明】
[0013] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014] 图1提供了本实用新型实施例的结构框图。
[0015] 图2提供了本实用新型实施例的超声波传感器模块的接口电路图。
[0016] 图3提供了本实用新型实施例的矩阵式LED驱动模块的电路图。
[0017] 图4提供了本实用新型实施例的单片机的接口电路图。
[0018] 图中，电源模块1、LED灯组2、LED灯21、非接触式测距模块3、超声波传感器模 块31、XKC-007Y-PWM-X芯片311、矩阵式LED驱动模块4、矩阵式连接电路41、单片机5、 STC15W1K16S_PDIP40 芯片 51。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对 本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0020] 如图1至4所示，本互动式LED光柱系统，包括电源模块1和与其连接的LED灯组 2,其特征在于：LED灯组2包括按一字型排列的若干个LED灯21，电源模块1分别连接有非 接触式测距模块3、矩阵式LED驱动模块4和单片机5,单片机5分别与非接触式测距模块 3和矩阵式LED驱动模块4呈连接设置，非接触式测距模块3用于测量人的手掌至其之间 的距离，并将距离信号传给单片机5进行相应地数据处理，然后指示矩阵式LED驱动模块 4控制LED灯组2中灯亮的数量，即光柱的高度，从而提高了互动性，这里的矩阵式LED驱 动模块4中的电路由于采用了矩阵式排列设计节省了单片机5的I/O 口线资源。
[0021] 具体地，这里的非接触式测距模块3为超声波传感器模块31 ;这里的超声波传感 器模块31为XKC-007Y-PWM-X芯片311，单片机5分别连接XKC-007Y-PWM-X芯片311的 Trig引脚和Echo引脚，XKC-007Y-PWM-X芯片311为防水型超声波传感器，集超声波发射头 和接收头于一体。其测距原理为，发射头发出超声波信号时，单片机4定时器开始计时，即 从〇开始计时，待接收头收到反射信号时，停止计时，时间记为T。这样根据超声波在空气 中的传播速度，通过计算上述时间差T，即可得出用户手掌与超声波传感器模块31之间的 实时距离L，距离的计算公式为：￡ = &式中，T单位是us，L单位是cm，由于采用芯片化设 .5.8 计，集成度高，且所述芯片为通用芯片，容易获得，成本低廉；这里的矩阵式LED驱动模块4 包括与LED灯组2中的所有LED灯21 -一连接的矩阵式连接电路41，矩阵式连接电路41 每行和每列的一端分别与单片机5连接，矩阵式连接电路41节省了单片机5的I/O 口线资 源。
[0022] 进一步地，这里的LED灯组2中含有32只LED灯21，矩阵式连接电路41设置为 行数为4行、列数为8列的连接电路，如图3中D1~D32表示32只LED灯21，例如，系统 运行时，如果只要点亮D1而D2~D32均熄灭，应令R0W4~R0W1 = 1110, C0L8~C0L1 = 0000 0001，若要点亮 D1 ~D10,应首先令 R0W4 ~R0W1 = 1110，C0L8 ~C0L1 = 1111 1111， 这样点亮D1~D8,然后令R0W4~R0W1 = 1101，C0L8~C0L1 = 0000 0011。利用人眼的 视觉暂留效应，按照一定的扫描时间，用户看到的即是D1~D10点亮；这里的单片机5包括 STC15W1K16S_PDIP40 芯片 51，STC15W1K16S_PDIP40 芯片 51 的第 21、22 引脚与非接触式测 距模块3连接，单片机5令第22引脚即TRIG引脚发出触发信号，即脉冲宽度大于lOus的 高电平，超声波传感器模块31收到此信号等待200us后，单片机5中的第21引脚即Echo 引脚上出现上升沿，此时单片机5定时器开始计时，当检测到Echo引脚变为低电平时，定时 器停止计时，得到计时值T，若传感器上方无反射，则Echo引脚出现的高电平脉宽为35ms， 此时单片机5控制LED灯组2以最高光柱高度工作，第9至12、32至39引脚与矩阵式LED 驱动模块4相连。
[0023] 本实用新型的的工作原理：用户在非接触式测距模块3的上方上下移动手掌，单 片机5实时检测用户手掌与非接触式测距模块3之间的距离，根据所测得的距离实时调节 输出信号给矩阵式LED驱动模块4,通过其来调节由LED灯组2组成的光柱高度，使LED灯 组2组成的光柱高度随用户与非接触式测距模块3之间的距离而变。
[0024] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所 属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似 的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0025] 尽管本文较多地使用了电源模块1、LED灯组2、LED灯21、非接触式测距模块3、 超声波传感器模块31、XKC-007Y-PWM-X芯片311、矩阵式LED驱动模块4、矩阵式连接电路 41、单片机5、STC15W1K16S_PDIP40芯片51等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使 用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附 加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【主权项】
1. 一种互动式LED光柱系统，包括电源模块（1)和与其连接的LED灯组（2)，其特征在 于：所述的LED灯组（2)包括按一字型排列的若干个LED灯（21)，所述的电源模块（1)分 别连接有非接触式测距模块（3)、矩阵式LED驱动模块（4)和单片机（5)，所述的单片机（5) 分别与非接触式测距模块（3)和矩阵式LED驱动模块（4)呈连接设置。2. 根据权利要求1所述的互动式LED光柱系统，其特征在于，所述的非接触式测距模块 (3)为超声波传感器模块（31)。3. 根据权利要求2所述的互动式LED光柱系统，其特征在于，所述的超声波传感器模块 (31)为XKC-007Y-PWM-X芯片（311)，所述单片机（5)分别连接XKC-007Y-PWM-X芯片（311) 的Trig引脚和Echo引脚。4. 根据权利要求1至3任一所述的互动式LED光柱系统，其特征在于，所述的矩阵式 LED驱动模块（4)包括与所述的LED灯组（2)中的所有LED灯（21) -一连接的矩阵式连接 电路（41)，所述的矩阵式连接电路（41)每行和每列的一端分别与单片机（5)连接。5. 根据权利要求4所述的互动式LED光柱系统，其特征在于，所述的LED灯组（2)中含 有32只LED灯（21)，所述的矩阵式连接电路（41)设置为行数为4行、列数为8列的连接电 路。6. 根据权利要求1所述的互动式LED光柱系统，其特征在于，所述的单片机（5)包括 STC15W1K16S_PDIP40 芯片（51)，所述的STC15W1K16S_PDIP40 芯片（51)的第 21、22 引脚与 非接触式测距模块（3)连接，第9至12、32至39引脚与矩阵式LED驱动模块（4)相连。
【专利摘要】本实用新型提供了一种互动式LED光柱系统，属于灯具设备领域。它解决了现有技术设计不够合理等问题。本互动式LED光柱系统包括电源模块和与其连接的LED灯组，其特征在于：LED灯组包括按一字型排列的若干个LED灯，电源模块分别连接有非接触式测距模块、矩阵式LED驱动模块和单片机，单片机分别与非接触式测距模块和矩阵式LED驱动模块呈连接设置。本互动式LED光柱系统的优点在于：设计合理、结构简单，光柱高度可控，互动性好，趣味性高。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN204948420
【申请号】CN201520571990
【发明人】张震宇
【申请人】浙江科技学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月2日