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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- ：本作品采用上位機(jī)與下位機(jī)共同控制，根據(jù)RGB調(diào)色技術(shù)，采用PWM波調(diào)節(jié)RGB發(fā)光二極管，通過256個(gè)梯度高精度連續(xù)調(diào)節(jié)，產(chǎn)生全色光，產(chǎn)生任意色調(diào)、亮度光譜。體積小亮度高，以地面向墻體投射的形式照亮建筑物表面。避免墻體安裝以及安裝建筑物表面引起的光、電、熱對墻體的破壞。產(chǎn)品控制方式多樣，簡單方便，可計(jì)算機(jī)控制或手持控制，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。產(chǎn)品成本低廉，工藝簡單，安裝、使用、維護(hù)簡單易，節(jié)能環(huán)保特性。
- 詳細(xì)介紹：
- 用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì) 目錄 摘要 2 1 技術(shù)背景 2 1.1 研究背景和研究意義 2 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 市場對優(yōu)質(zhì)光源要求 3 （1）燈光源發(fā)出的光為全色光 3 （2）燈光光譜成分中應(yīng)沒有紫外光和紅外光 3 （3）光的色溫應(yīng)貼近自然光 3 （4）燈光為無頻閃光 3 2 智能RGB像素?zé)粲布娐吩O(shè)計(jì) 4 2.1 RGB調(diào)色原理與方式 4 2.1.1 RGB調(diào)色原理 4 2.1.2 RGB調(diào)色方式 5 2.2 RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)原理框圖 7 3 智能RGB像素?zé)羯衔粰C(jī)及軟件設(shè)計(jì) 11 3.1軟件功能 11 3.2軟件編程的難點(diǎn) 11 4 智能RGB像素?zé)魧?shí)物及功能、特性 12 4.2 智能RGB像素?zé)舻闹饕δ? 12 4.3 智能RGB像素?zé)舻奶匦? 13 4.4 智能RGB像素?zé)舻膬?yōu)勢 14 5 控制界面，程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法 16 6 總結(jié) 17 摘 要：本作品采用上位機(jī)與下位機(jī)共同控制，根據(jù)RGB調(diào)色技術(shù)，采用PWM波調(diào)節(jié)RGB發(fā)光二極管，通過256個(gè)梯度高精度連續(xù)調(diào)節(jié)，產(chǎn)生全色光，產(chǎn)生任意色調(diào)、亮度光譜。體積小亮度高，以地面向墻體投射的形式照亮建筑物表面。避免墻體安裝以及安裝建筑物表面引起的光、電、熱對墻體的破壞。產(chǎn)品不僅控制方式多樣，且簡單方便，可計(jì)算機(jī)控制或手持控制，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。產(chǎn)品生產(chǎn)成本低廉，工藝簡單，安裝、使用、維護(hù)簡單易捷，并具有使用成本低節(jié)能環(huán)保特性。性能穩(wěn)定，安全環(huán)保可靠。 關(guān)鍵詞：RGB像素?zé)?，城市亮化，智能控? 1 技術(shù)背景 1.1 研究背景和研究意義 城市夜景照明是隨著城市的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會(huì)的進(jìn)步和人們對提高生活質(zhì)量的要求，而成為城市管理工作中的一項(xiàng)重工作。它再塑和美化了城市形象，為城市注入了新的生機(jī)和活力，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的時(shí)代氣息，展示城市豐厚的文化底蘊(yùn)，也充分體現(xiàn)出城市的建設(shè)成就和管理水平。隨著社會(huì)的發(fā)展，物質(zhì)文明的提升，人們對生活質(zhì)量要求提高，對生活環(huán)境是否健康和優(yōu)雅也更加關(guān)注。所以對城市夜空燈光的健康水平，色彩要求也越來越高。基于此我們研究了用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)舻脑O(shè)計(jì)。它可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)美絢麗，健康奪目，舒適宜人的城市夜景照明。不僅會(huì)使我們的城市更加美麗宜人，也會(huì)讓我們的生活更加輕松和舒適。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 LED照明設(shè)施已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市照明，建筑物照明，公園景觀照明中。雖然豐富了我們的生活，美化了我們的城市，但也產(chǎn)生了一些類問題?，F(xiàn)在市場上大多采用的是小功率大規(guī)模點(diǎn)亮的，安裝在建筑物表明的高亮LED，且光色單一，一次安裝則很難改變形狀，圖案，顏色，及樣式。且由于大規(guī)模點(diǎn)亮而引起高耗能，光污染，影響人身體健康，影響植被生長。維修維護(hù)困難。 1.3 市場對優(yōu)質(zhì)光源要求 （1）燈光源發(fā)出的光為全色光 所謂全色光，即光譜連續(xù)分布在人眼可見范圍內(nèi)，視覺不易疲勞。 （2）燈光光譜成分中應(yīng)沒有紫外光和紅外光 因?yàn)殚L期過多接受紫外線，不僅容易引起角膜炎，還會(huì)對晶狀體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜等造成綠色照明傷害。紅外線極易被水吸收，過多的紅外線經(jīng)過人眼晶狀體聚集時(shí)即被大量吸收，久而久之晶狀體會(huì)發(fā)生變性，導(dǎo)致白障。 （3）光的色溫應(yīng)貼近自然光 色溫是用溫度表示光的顏色的一種量化指標(biāo)，因?yàn)槿藗冮L期在自然光下生活，人眼對自然光適應(yīng)性強(qiáng)，視覺效果好。試驗(yàn)證明：自然光條件下的視覺對比靈敏度高于人工光5％—20％以上。 （4）燈光為無頻閃光 頻閃光是發(fā)光時(shí)出現(xiàn)一定頻率的亮暗交替變化。普通日光燈的供電頻率為50赫茲，表示發(fā)光時(shí)每秒亮暗100次，屬于低頻率的頻閃光，會(huì)使人眼的調(diào)節(jié)器官，如睫狀肌、瞳孔括約肌等處于緊張的調(diào)節(jié)狀態(tài)，導(dǎo)致視覺疲勞，從而加速青少年近視。如果發(fā)光時(shí)的供電頻率提高到數(shù)百赫茲以上，或成直流供電，人眼即不會(huì)有頻閃感覺，也不會(huì)造成視力傷害，這種光稱為無頻閃光。 必須同時(shí)具備以上四方面要求的光，才算是優(yōu)質(zhì)光源。目前市場上眾多燈光源均存在不同程度的不足。如白熾燈，因紅外光譜超過發(fā)光總光譜60％以上，全色光平衡不理想，色溫較低，既造成電能的大量浪費(fèi)，對人眼也不利。普通日光燈因紫外光成分較多，又居于低頻率的頻閃光，故光源質(zhì)量不甚理想。市場上較多的電子整流的節(jié)能熒光燈，有一部分光源為無頻閃光，又為全色光，色溫也較接近自然光，不足之處是有紫外光?；诖宋覀冊O(shè)計(jì)了智能RGB像素?zé)簦@種燈可以同時(shí)滿足以上四方面要求。相對于現(xiàn)在常用的那種高壓的燈更加節(jié)約能源。 LED像素?zé)羰峭ㄟ^LED像素點(diǎn)混色來達(dá)到由點(diǎn)到面的動(dòng)態(tài)效果，像素?zé)艚邮諏Ｓ每刂破靼l(fā)出的信號和命令，通過計(jì)算機(jī)對花樣和場景進(jìn)行編輯和設(shè)計(jì)，也可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，可根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)各種變化效果。LED像素?zé)粲蒖GB三色LED光源組成，是一種新型高級裝飾燈具。既有日光燈的柔和，又有霓虹燈的動(dòng)感，廣泛應(yīng)用于花園、舞臺、立交橋護(hù)欄、大樓輪廓、廣場道路、燈光廣告牌、酒店、景觀照明等場所，以及城市亮化工程裝飾等。 2 智能RGB像素?zé)粲布娐吩O(shè)計(jì) 2.1 RGB調(diào)色原理與方式 2.1.1 RGB調(diào)色原理 根據(jù)物理光學(xué)試驗(yàn)中得出的：紅、綠、藍(lán)三種色光是其他色光所混合不出來的。而這三種色光以不同比例的混合幾乎可以得出自然界所有的顏色這一結(jié)論進(jìn)行色彩搭配設(shè)計(jì)。如紅光與不同比例的綠光混合可以得出橙、黃、黃綠等色；紅光與不同比例的藍(lán)紫光混合可以得出品紅、紅紫、紫紅藍(lán)；紫光與不同比例的綠光混合可以得出綠藍(lán)、青、青綠。如果藍(lán)紫、綠、紅三種光按不同比例混合可以得出更多的顏色，一切顏色都可通過加色混合得出。如圖1所示。 圖1 RGB三基色混色 并且一種顏色的數(shù)值一般用這種顏色的RGB值來表示。RGB值指某種顏色中的紅(Red)、綠(Green)、藍(lán)(Blue)成分，理論上講紅綠藍(lán)三種基色按照不同的比例混合可以調(diào)配出任何一種顏色來。比如我們調(diào)一種桔紅色，圖2是Photoshop顏色面板中的顯示。 圖2 Photoshop顏色面板中顏色的顯示 顏色中的RGB成分?jǐn)?shù)值范圍均為（0~255），用十六進(jìn)制表示即（0x00~0xFF），這個(gè)范圍正好占用一個(gè)字節(jié)（8位）。因此一種顏色含RGB三種成分占用三個(gè)字節(jié)（24位），這就是24位真彩色的由來了。 2.1.2 RGB調(diào)色方式 方式一：PWM Dimming (脈寬調(diào)制) 調(diào)光方式——這是一種利用簡單的數(shù)字脈沖，反復(fù)開關(guān) LED驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可簡單地實(shí)現(xiàn)改變輸出電流，從而調(diào)節(jié)發(fā)光LED 的亮度。PWM 調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的光源，以及應(yīng)用簡單，效率高！且能滿足從0到100%調(diào)節(jié)光的亮度的高要求。相對于 PWM 調(diào)光，如果能夠改變 RS 的電阻值，同樣能夠改變流過白光 LED 的電流，從而變化 LED 的光亮度。我們稱這種技術(shù)為模擬調(diào)光。 模擬調(diào)光最大的優(yōu)勢是它避免了由于調(diào)光時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。在采用模擬調(diào)光的技術(shù)時(shí)，LED的正向?qū)▔航禃?huì)隨著 LED 電流的減小而降低，使得發(fā)光 LED 的能耗也有所降低。但是區(qū)別于 PWM 調(diào)光技術(shù)，在模擬調(diào)光時(shí)白光 LED 驅(qū)動(dòng)器始終處于工作模式，并且驅(qū)動(dòng)器的電能轉(zhuǎn)換效率隨著輸出電流減小而急速下降。所以，采用模擬調(diào)光技術(shù)往往會(huì)增大整個(gè)系統(tǒng)的能耗。模擬調(diào)光技術(shù)還有個(gè)缺點(diǎn)在于發(fā)光質(zhì)量。由于它直接改變光源 LED 的電流，使得發(fā)光 LED的發(fā)光質(zhì)量也發(fā)生了變化！所以我們不用。 方式二：信號放大原理 我們采用RT8453作為信號放大部分，RT單純BUCK架構(gòu)的HB LED高質(zhì)量驅(qū)動(dòng)IC-RT8453，相較于目前市面上的磁滯電流控制IC，最大的差別在于該款芯片采用定頻電電流控制的方式，使電流精確度能達(dá)到±5%，降低了在生產(chǎn)上因LED 串聯(lián)顆數(shù)不同，所造成電流不夠精準(zhǔn)的問題。IC-RT8453并未因其它功能的分離而降低質(zhì)量和性能，IC-RT8453仍然繼承了RT84系列優(yōu)秀的質(zhì)量，輸入寬電壓范圍 4.5~40V，輸出支持到40V/1A，采用定頻電電流控制，使小體積和小感量的電感可以滿足設(shè)計(jì)需求，并使用特有的CCM模式和電流斜率補(bǔ)償技術(shù)，使得驅(qū)動(dòng)HB LED的數(shù)量在輸入電壓的最大允許范圍內(nèi)可任意變動(dòng)，輸出電流基本則保持穩(wěn)定不變，仍支持PWM和ANALOG調(diào)光的應(yīng)用。驅(qū)動(dòng)IC- RT8453針對輸入電壓穩(wěn)定，單純需要降壓的LED驅(qū)動(dòng)場合，高精度恒流和高可靠性，可允許LED在工作范圍內(nèi)，輸入或負(fù)載電源任意變化，而不需要針對不同的燈具，反復(fù)調(diào)整或重新設(shè)計(jì)外圍器件參數(shù)。 2.2 RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)原理框圖 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：上位機(jī)使用VB控件控制，用mscomm（直接控制串口）來進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收 ，主要是發(fā)送 控制據(jù)接收下位機(jī)回傳的指令，下位機(jī)會(huì)回傳 RGB來確認(rèn)上位機(jī)所發(fā)的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)上位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送。下位機(jī)收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)化成三色的PWM波 ，也就是三路的PWM波 ，這三路波每一路控制一個(gè)燈的顏色全數(shù)字化的調(diào)光，利用人眼的視覺暫留形成各種各樣的顏色。系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。 圖3 系統(tǒng)原理框圖 2.3 RGB像素?zé)艨刂破髟O(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)簡易、可靠、高性能、低成本的下位機(jī)操作系統(tǒng)，用于接受上位機(jī)信號，產(chǎn)生三路相互獨(dú)立的PWM波，用于調(diào)節(jié)RGB三色點(diǎn)管管亮度。 圖4 RGB像素?zé)粝挛粰C(jī)原理圖 2.4 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) RGB光源采用1W的紅、藍(lán)、綠三色LED，其驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。將上位機(jī)產(chǎn)生小信號PWM波用專業(yè)高質(zhì)量，高精度LED驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行不失真放大處理。產(chǎn)生我們所需要的大功率信號，驅(qū)動(dòng)大功率LED發(fā)光和關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路的PCB板圖及光源板圖分別如圖6~9所示。 圖5 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路圖 圖6 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路PCB板圖——頂層 圖7 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路PCB板圖——底層 圖8 大功率LED驅(qū)動(dòng)電路PCB板圖——器件放置層 圖9 大功率LED構(gòu)成RGB像素?zé)舻墓庠窗鍒D 3 智能RGB像素?zé)羯衔粰C(jī)及軟件設(shè)計(jì) 3.1 上位機(jī)設(shè)計(jì) 作品在計(jì)算機(jī)上使用的上微機(jī)操作界面和系統(tǒng)，如圖10所示。用于發(fā)送三路PWM波參數(shù)，和截止幀，并自動(dòng)生成返回值，形成RGB參數(shù)值。實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作。 圖10 上微機(jī)操作界面 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1軟件功能 上位機(jī)用來將用戶輸入的十進(jìn)制RGB像素值，轉(zhuǎn)換成串口數(shù)據(jù)，發(fā)往下位機(jī)，下位機(jī)接收上位機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的PWM波，經(jīng)放大電路點(diǎn)亮三色LED，并返回RGB數(shù)值。上位機(jī)自動(dòng)發(fā)送也可連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)之下位機(jī)，并返回RGB值。 3.2軟件編程的難點(diǎn) 編輯上位機(jī)串口數(shù)據(jù)發(fā)送軟件，下位機(jī)接收上位機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PWM數(shù)據(jù)并返回?cái)?shù)據(jù) 4 智能RGB像素?zé)魧?shí)物及功能、特性 4.1 智能RGB像素?zé)魧?shí)物及測試 設(shè)計(jì)并制作可手持現(xiàn)場可操控的智能、簡易、多功能的上位機(jī)位機(jī)操作系統(tǒng)。用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場靈活調(diào)節(jié)。 圖11 智能RGB像素?zé)魧?shí)物圖 注：（因亮太度高，拍照時(shí)燈口內(nèi)放置了約三公分厚白色海綿） 4.2 智能RGB像素?zé)舻闹饕δ? 全色光調(diào)節(jié)RGB。三色RGB每種光可實(shí)現(xiàn)256個(gè)梯度的亮度調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)主要用于夜間照明，可智能調(diào)節(jié)得到場合適合的顏色。夜間照明泛指除體育場、工地和室外安全照明外的室外活動(dòng)空間或景觀的夜間景觀照明。照明的對象有建筑或構(gòu)筑物，廣場、道路和橋梁，機(jī)場、車站和碼頭，名勝古跡，園林綠地，江河水面，商業(yè)街和廣告標(biāo)志以及城市市政設(shè)施等的景觀照明，其目的就是利用燈光將上述照明對象的景觀加以重塑，并有機(jī)地組合成一個(gè)和諧協(xié)調(diào)，優(yōu)美壯觀和富有特色的夜景圖畫，以此來表現(xiàn)一個(gè)城市或地區(qū)的夜間形象 。 4.3 智能RGB像素?zé)舻奶匦? 圖12 圖13 產(chǎn)品型號 FP01-H003F00 產(chǎn)品名稱 RGB全彩像素?zé)?X1W 安裝尺寸 90mm，兩孔螺釘安裝 燈體尺寸 100X81X55（不含電線、安裝結(jié)構(gòu)） 安裝方式 安裝面/安裝板面 安裝 主體件材質(zhì) 鋁壓鑄燈體 燈罩材質(zhì) 光學(xué)級磨砂鋼化玻璃 表面處理方式 燈體噴涂成銀灰色 防護(hù)等級 IP65 燈具Lm輸出 ≥100lm 燈具使用溫度 -20℃~+45℃ 驗(yàn)證測試 高壓測試 接地電阻測試 絕緣測試 包裝測試 IP測試 電器規(guī)格 電器品牌 自制 輸入 DC 24V 輸出 3X1W 使用環(huán)境溫度 -20℃~+45℃ 適用功率 3W（3X1W單路控制） 功率因數(shù) 0.9 光源型號 1W平面大功率LED 光色 R/G/B全彩 顯色性 光效 圖14 1燈體引出兩根導(dǎo)線中帶防水接插頭端的為輸入端帶防水接頭母的為輸出端 2本燈具輸入為24V直流電，可單燈使用，也可組合使用，每燈最大功耗5W，組合使用最多燈具數(shù)根據(jù)恒壓電源的功率確定 3在外接控制器時(shí)，本燈應(yīng)用電源線及防水插頭 4通過防水插頭將外部電源線輸出端與燈具引出線輸入端相連接 5通過防水接插頭將外部電源線輸出與燈具引出線輸入端相連 6通過防水接插頭封閉每串燈具最后一只燈具引出的輸出端 4.4 智能RGB像素?zé)舻膬?yōu)勢 （一）控制簡單方便：只需要用戶用個(gè)人計(jì)算機(jī)或是我們設(shè)計(jì)的上位機(jī)發(fā)送十進(jìn)制形式的RGB亮度數(shù)值參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)控制。 （二）便于時(shí)時(shí)控制，自動(dòng)化管理 （三）多種調(diào)節(jié)方式：控制部分為上位機(jī)下位機(jī)共同控制。 首先下位機(jī)采用51系列單片機(jī)向外發(fā)送三路PWM波，每路PWM波分256級全光可調(diào)光線強(qiáng)度。 1、個(gè)人計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)：上位機(jī)可直接用個(gè)人計(jì)算機(jī)裝上串口驅(qū)動(dòng)用串口發(fā)送四位十進(jìn)制數(shù)（包括RGB數(shù)值和一位截止幀）調(diào)節(jié)三色光亮強(qiáng)度。 2、上位機(jī)與下位機(jī)之間只需一根普通MP3或是MP4數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)通信。使用51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格低廉，且能達(dá)到技術(shù)要求 （四）調(diào)節(jié)精度高：三路PWM都為256個(gè)梯度全像素可調(diào)LED. （五）電源部分簡單：電源部分采用24V工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電源，方便大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，與組裝，便于維修。 （六）易于商品化生產(chǎn)：通過我們的調(diào)查，現(xiàn)在市場上的彩色電光源多為在點(diǎn)點(diǎn)亮，光源向外發(fā)散，直接進(jìn)入人眼，而我們的產(chǎn)品，以像素?zé)舻男问剑瑢⒄{(diào)制好的彩光光源直接投射到建筑物表面，照亮建筑物，然后進(jìn)入人眼。相比之下，省去安裝過程及設(shè)備人力，有效防止光源發(fā)熱引起的墻體過熱，和安裝對墻體的破壞。以投射形式將光源直接投射到墻體節(jié)省了大量材料，與光源的使用量。節(jié)省大量設(shè)備經(jīng)費(fèi)，進(jìn)而節(jié)省了用電量，縮減使用費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能節(jié)省效果。 （七）易于市場化推廣：現(xiàn)在市場上所成現(xiàn)的產(chǎn)品價(jià)格昂貴，動(dòng)輒上百萬；而且多為單色閃動(dòng)效果，光源亮度不可調(diào)，色澤更難保障；一次安裝，則永久使用，難以隨季節(jié)變化，節(jié)日變化，時(shí)間變化而改變。而我們的用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)則很好的解決了此項(xiàng)問題，我們的像素?zé)粼O(shè)計(jì)簡單，高效節(jié)能，實(shí)時(shí)人工在線可調(diào)，與智能自動(dòng)控制相結(jié)合。能實(shí)現(xiàn)各種顏色變化，亮度可調(diào)，時(shí)時(shí)可調(diào)。色澤組成為全色光普，可實(shí)現(xiàn)任何顏色的調(diào)節(jié)，任何亮度調(diào)節(jié)。 （八）大功率，高利用率：如今市場上大規(guī)模采用的是小功率二極管大規(guī)模點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)亮化效果，此舉浪費(fèi)資源且耗電量大，我們采用的大功率高效率發(fā)光二極管，可以避免此問題。設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)每1.2至1.5米間距至于地表向上投射至十三四米高空，照亮墻體。 5 控制界面，程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法 詳細(xì)介紹一下界面使用方法 上位機(jī)界面簡單如圖15 在設(shè)置參數(shù)欄中選擇串口號，確定后進(jìn)入主頁面如圖16，在發(fā)送內(nèi)容里鍵入RGB值和截止幀（兩位任意十進(jìn)制數(shù)）四個(gè)數(shù)，中間用空格隔開。點(diǎn)擊開始接收（此為接受返回值），點(diǎn)擊手動(dòng)發(fā)送即可。 發(fā)送數(shù)據(jù)也可以一位一位的發(fā)送，也可以多位一起發(fā)送，上位機(jī)自己會(huì)將數(shù)據(jù)按四位一段自動(dòng)排列出RGB和截止幀發(fā)送并接收顯示返回值。 圖15 圖16 6 總結(jié) 國家在去年已經(jīng)啟動(dòng)“十城萬盞”LED節(jié)能計(jì)劃，目前已經(jīng)有42個(gè)城市列入該計(jì)劃。不過，除了裝飾用的LED照明已經(jīng)逐步普及化外，至今絕大部分的LED通用照明應(yīng)用還局限于政府示范工程。市場推廣難的主要原因是LED照明產(chǎn)品價(jià)格過高。由于芯片在LED產(chǎn)品成本中占30%甚至更高，而我國照明級高端LED芯片主要依靠進(jìn)口，價(jià)格較為昂貴，造成同等光照亮度的LED照明產(chǎn)品的價(jià)格居高不下，對普通的消費(fèi)者沒有較大吸引力。中國LED行業(yè)企業(yè)數(shù)量眾多，整體已取得較大進(jìn)步，但企業(yè)規(guī)模普遍偏小，缺乏龍頭企業(yè)。隨著大部分LED廠家將產(chǎn)品前期研發(fā)和主要模塊生產(chǎn)交與方案商，LED準(zhǔn)入門檻降低，市場競爭激烈。目前國內(nèi)有1950家LED封裝企業(yè)，而企業(yè)推出的各類LED應(yīng)用新產(chǎn)品數(shù)量不足530件；LED路燈企業(yè)超過300家，產(chǎn)品基本處于互相抄襲模仿的階段。同質(zhì)化競爭造成價(jià)格戰(zhàn)硝煙四起，缺少標(biāo)桿性的品牌，企業(yè)規(guī)模難以壯大，行業(yè)缺乏公信力。培植龍頭企業(yè)，加快自主品牌建設(shè)已迫在眉睫。而我們的作品正好彌補(bǔ)了此項(xiàng)空缺，我們的作品《用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)》作品所設(shè)計(jì)的像素?zé)?，大大功率，低成本，高效率，健康環(huán)保無污染，操作方便，控制簡單，性能穩(wěn)定，易于大規(guī)模生產(chǎn)和普遍使用的城市景觀照明器具。 參考文獻(xiàn) [1] 方偉新，吳森，宗楊．超級電容與蓄電池并聯(lián)使用對混合動(dòng)力公交車的改進(jìn)．客車技術(shù)與研究．2005(5)：11-14 [2] 陳永真、王亞君、寧武、孟麗囡，通用集成電路應(yīng)用、選型與代換，中國電路出版社，2006年11月 [3] 韋巍，何衍.智能控制基礎(chǔ)（全國高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)系列教材）清華大學(xué)出版社2008年11月 [4] 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制（第2版）北京航空航天大學(xué)出版社 2007年08月 申報(bào)者 謝乃方 2011年5月26日
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本課題設(shè)計(jì)思路:上位機(jī)使用VB控件控制，用mscomm（直接控制串口）來進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，下位機(jī)電路將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三色PWM波，進(jìn)而控制一個(gè)燈的顏色實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的調(diào)光。且可實(shí)現(xiàn)多種調(diào)節(jié)控制模式。 創(chuàng)新點(diǎn)：系統(tǒng)控制簡單方便；全色高精度RGB調(diào)節(jié)，色彩鮮艷、美觀、理想；便于時(shí)時(shí)控制，自動(dòng)化管理；多種調(diào)節(jié)方式；使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電源；易于商品化生產(chǎn)；易于市場化推廣，上位機(jī)多種控制模式，維護(hù)維修簡單便宜。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品與現(xiàn)有安裝在建筑物上大規(guī)模使用的高亮LED照明相比特點(diǎn)在于采用24V標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)供電，電源簡單，能實(shí)現(xiàn)單一控制的無限級聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)時(shí)操控，更改色彩、亮度。且操作簡單，易于控制。每種顏色256個(gè)梯度調(diào)節(jié)，三色混合能調(diào)節(jié)出任意一種顏色。地面投射式，不需建筑物表面安裝以避免光、電、熱和施工對建筑物的破壞。且具有低成本，低能耗，高精度，健康，環(huán)保，安可靠，安靜，不閃，維護(hù)維修簡單方便 ，可以無限級聯(lián)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 榮獲北華航天工業(yè)學(xué)院第十二屆“挑戰(zhàn)杯”二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 尚未考慮
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本設(shè)計(jì)可在計(jì)算機(jī)上使用的上微機(jī)操作界面和系統(tǒng)，發(fā)送設(shè)定三路PWM波參數(shù)，和截止幀，并自動(dòng)生成返回值，形成RGB參數(shù)值，也可實(shí)現(xiàn)手持現(xiàn)場可操控的智能、簡易、多功能的上位機(jī)操作系統(tǒng)去控制簡易、可靠、高性能、低成本的下位機(jī)操作系統(tǒng)，產(chǎn)生三路相互獨(dú)立的PWM波，調(diào)節(jié)RGB三色點(diǎn)管管亮度。以地面向上投射方式，大功率高效節(jié)能。 本產(chǎn)品可用于室外長時(shí)間使用，可大規(guī)模級聯(lián)。其成本比較低，且為高效率發(fā)光燈頭。照明的對象有建筑或構(gòu)筑物，廣場、道路和橋梁，機(jī)場、車站和碼頭，名勝古跡，園林綠地，江河水面，商業(yè)街和廣告標(biāo)志以及城市市政設(shè)施等的景觀照明。所以市場前景非常樂觀。
同類課題研究水平概述
- 城市夜景照明是隨著城市的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會(huì)的進(jìn)步和人們對提高生活質(zhì)量的要求，而成為城市管理工作中的一項(xiàng)重工作。隨著社會(huì)的發(fā)展，物質(zhì)文明的提升，人們對生活質(zhì)量要求提高，對生活環(huán)境是否健康和優(yōu)雅也更加關(guān)注。所以對城市夜空燈光的健康水平，色彩要求也越來越高。 改革開放以來，我國城市夜景照明，發(fā)展十分迅速。技術(shù)水平得到了提高，但同時(shí)出現(xiàn)了許多問題。夜景照明采用單一的泛光照明方式，建筑物雖然被照的很亮但是缺少層次，立體感，照明效果比較差。此外耗電量較大，光污染問題突出，不能達(dá)到夜景照明美化建筑夜景目的。目前已經(jīng)有了大功率的應(yīng)用于生產(chǎn)園林照明亮化LED燈具，這種產(chǎn)品功率較大，耗電量較大。 作品“用于城市建筑照明的智能RGB像素?zé)粼O(shè)計(jì)”結(jié)構(gòu)簡單，高效節(jié)能，實(shí)時(shí)人工在線可調(diào)，與智能自動(dòng)控制相結(jié)合。能實(shí)現(xiàn)各種顏色變化，亮度可調(diào)，且時(shí)時(shí)可調(diào)。色澤組成為全色光譜，可實(shí)現(xiàn)任何顏色的調(diào)節(jié)，任何亮度調(diào)節(jié)。
