一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其实现简单、功耗低，在实现过程中，主控芯片只需对该电路写寄存器来设置好起始颜色、目标颜色及渐变时长，并使能颜色渐变功能，本电路就可根据设置，自动进行计算，实现自动的、线性的、细腻的颜色渐变效果，无需长时间占用主控芯片(MCU)资源，大大降低系统的功耗。而且，本发明专利技术颜色渐变的电路可集成于LED驱动芯片内部，由此大大简化系统级灯效设计的难度。

An automatic color gradient circuit for RGB three primary color LED

【技术实现步骤摘要】
一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路
本专利技术涉及LED灯控制领域，具体涉及一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路。
技术介绍
LED灯具有高效节能、超长寿命、绿色环保以及适用性强等优点，被广泛应用于日常生活中的各个领域。除了传统照明领域的应用，LED灯被越来越多的应用于各种高端娱乐产品、智能家居、家电以及智能穿戴产品上。在这些应用领域，需要LED灯实现丰富多彩的灯效，以满足产品所需的各种炫酷的视觉效果。例如LED灯亮度的自动调节，形成自动呼吸效果；实现各种颜色的精确还原，实现颜色渐变的效果等等。这就要求LED控制系统越来越智能，可以高度集成各种灯效控制，以减少外围器件，简化系统设计及软件支持。LED驱动芯片，实际上是个PWM控制芯片。通过各路PWM信号控制各路LED灯发出不同亮度的光，来实现颜色的变化。现有的实现颜色渐变需要通过单片机编程或MCU主控芯片不断对LED驱动芯片发送指令来实现。例如，图1所示的一种实现三基色LED灯颜色渐变的装置，该装置的实现主要通过单片机编程实现，其包括色坐标转换单元、色坐标距离计算单元、当前颜色色坐标确定单元和当前颜色色坐标确定单元。色坐标转换单元用于将目标颜色和初始颜色的RGB值分别转换为CIE1931色坐标和CIE1931色坐标。色坐标距离计算单元用于计算目标颜色的CIE1931色坐标和初始颜色的CIE1931色坐标在x轴方向的距离以及在y轴方向的距离。当前颜色色坐标确定单元用于根据预先设定的色坐标值变化速度，计算当前颜色的CIE1931色坐标。控制信号产生单元用于根据当前颜色色坐标确定单元获得的当前颜色的CIE1931色坐标计算输出到三基色LED灯驱动电路的三路PWM控制信号的占空比PWM_R、PWM_G和PWM_B，然后输出三路PWM控制信号给三基色LED灯驱动电路。此技术实现的方法通过单片机实现，通过单片机编程实现色坐标转换，色坐标距离计算，当前颜色坐标确定，产生PWM控制信号，送给LED灯驱动电路使三基色LED灯发出目标颜色的光。此技术需要大量代码编写，长时间占用系统资源，增加整个系统功耗。再如，图2和图3所示的由RGB三基色组成颜色可调的指示灯装置，此装置由RGB三基色组成颜色可调的指示灯装置包括主控制芯片(MCU)、RGB三基色组成颜色可调的指示灯电路和发光条。RGB三基色组成颜色可调的指示灯电路包括电路控制器芯片和LED灯，所述电路控制器芯片通过I2C总线与主控制芯片通讯，所述主控制芯片对电路控制器芯片写寄存器实现其输出端LED0、LED1、LED2、LED3的电平变化或LED阴极的PWM波形变化，从而实现LED灯的颜色亮度变化。此技术需要长时间占用主控制芯片(MCU)资源，增加整个系统功耗，增加客户应用端的编程支持复杂度。综上，现有的LED渐变通常是根据起始颜色的RGB值和目标颜色的RGB值，来设定用于控制RGB三基色LED灯的三路PWM信号的起始值和目标值。根据PWM信号的起始值和目标值，利用系统MCU不断向LED驱动芯片发送命令，改变由起始值开始的三路PWM信号值，按照一定的算法逐渐增加或减少直到到达三路PWM信号的目标值，以此来实现颜色渐变的效果。这种实现颜色渐变的方法，需要长时间占用系统的MCU资源，需要复杂的软件编程支持，增加系统的功耗，限制其应用场合。有鉴于此，本设计人针对上述LED灯颜色渐变实现上存在的诸多问题而深入构思，遂有本案产生。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种功耗低的用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其包括颜色渐变时长译码模块、时序主控制模块、颜色渐变步数计算锁存模块和RGB三通道输出控制器；所述颜色渐变时长译码模块，用于将LED灯的渐变时长转换为计算歩长所需的与PWM频率相关的二进制值，并将转换后的渐变时长输出至颜色渐变步数计算锁存模块；所述时序主控制模块，用于实现电路的时序控制，该时序主控模块输出分时信号、锁存信号至颜色渐变步数计算锁存模块，用于控制颜色渐变步数计算锁存模块分时计算RGB三通道的步数计算工作，以及在各通道步数计算完成后进行步数锁存；时序主控制模块还输出使能信号至RGB三通道输出控制器，用于控制RGB三通道输出控制器输出信号；所述颜色渐变步数计算锁存模块，根据分时信号、转换后的渐变时长、以及每个通道的起始值和目标值计算出每个通道的渐变步数，且在每一通道的渐变步数计算完成后，根据时序主控制模块输出的锁存信号将每一通道的渐变步数存储于对应的步数锁存器中；当RGB三个通道的渐变步数计算完成，步数锁存器将RGB三个通道的渐变步数输出至RGB三通道输出控制器中；所述RGB三通道输出控制器，根据每个通道设置的起始值输出PWM值或电流控制值，并按照计算的渐变步数，将输出的PWM值或电流控制值逐步加1或减1，直到输出的PWM值或电流控制值达到相应通道的目标值。所述颜色渐变步数计算锁存模块包括步数计算器和步数锁存器，所述步数计算器包括分时数值选择电路、第一加法器和第二加法器；所述步数计算器的分时数值选择电路根据分时信号选择相应的通道起始值和目标值，并送入第一加法器中比较起始值A和目标值B之间的大小,并存入标识位FLAG引脚中，然后结合第二加法器计算|A-B|+1；分时数值选择电路还根据转换后的渐变时长、|A-B|+1，并结合第一加法器和第二加法器计算通道的渐变步数。所述颜色渐变时长译码模块设有：POR引脚，用于输入上电复位信号；T_CRF引脚，用于输入LED灯的渐变时长；LOAD1引脚，用于输入渐变时长的加载信号；TC引脚，用于输出转换后的渐变时长。所述时序主控制模块设有：CLK引脚，用于输入工作的基本时钟信号；POR引脚，用于输入上电复位信号；CRF_EN引脚，用于输入LED灯颜色渐变功能的使能信号；RSTB引脚，用于输出颜色渐变步数计算锁存模块的复位信号；CLK_CNT引脚，用于输出步数计算器时钟；CLK_LATCH引脚，用于输出锁存信号；step_en<2:0>引脚，用于输出分时使能信号；step_load<2:0>引脚，用于输出存储渐变步数的控制信号；S0、S1引脚，用于输出数值选择电路的分时信号；LOAD1引脚，连接颜色渐变时长译码模块的LOAD1引脚，用于向渐变时长译码模块输出渐变时长的加载信号；END引脚，用于输入步数计算结束信号。所述颜色渐变步数计算锁存模块设有:R_IN引脚，用于输入R通道的初始值；G_IN引脚，用于输入G通道的初始值；B_IN引脚，用于输入B通道的初始值；R_END引脚，用于输入R通道的目标值；G_END引脚，用于输入G通道的目标值；B_END引脚，用于输入B通道的目标值；RSTB引脚，连接时序主控制模块的RSTB引脚，用于输入上电复位信号；CLK_CNT引脚，连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：包括颜色渐变时长译码模块、时序主控制模块、颜色渐变步数计算锁存模块和RGB三通道输出控制器；/n所述颜色渐变时长译码模块，用于将LED灯的颜色渐变时长转换为计算步长所需的与PWM频率相关的二进制值，并将转换后的渐变时长输出至颜色渐变步数计算锁存模块；/n所述时序主控制模块，用于实现电路的时序控制，该时序主控模块输出分时信号、锁存信号至颜色渐变步数计算锁存模块，用于控制颜色渐变步数计算锁存模块分时计算RGB三通道的步数计算工作，以及在各通道步数计算完成后进行步数锁存；时序主控制模块还输出使能信号至RGB三通道输出控制器，用于控制RGB三通道输出控制器输出信号；/n所述颜色渐变步数计算锁存模块，根据分时信号、转换后的渐变时长、以及每个通道的起始值和目标值计算出每个通道的渐变步数，且在每一通道的渐变步数计算完成后，根据时序主控制模块输出的锁存信号将每一通道的渐变步数存储于对应的步数锁存器中；当RGB三个通道的渐变步数计算完成，步数锁存器将RGB三个通道的渐变步数输出至RGB三通道输出控制器中；/n所述RGB三通道输出控制器，根据每个通道设置的起始值输出PWM值或电流控制值，并按照计算的渐变步数，将输出的PWM值或电流控制值逐步加1或减1，直到输出的PWM值或电流控制值达到相应通道的目标值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：包括颜色渐变时长译码模块、时序主控制模块、颜色渐变步数计算锁存模块和RGB三通道输出控制器；
所述颜色渐变时长译码模块，用于将LED灯的颜色渐变时长转换为计算步长所需的与PWM频率相关的二进制值，并将转换后的渐变时长输出至颜色渐变步数计算锁存模块；
所述时序主控制模块，用于实现电路的时序控制，该时序主控模块输出分时信号、锁存信号至颜色渐变步数计算锁存模块，用于控制颜色渐变步数计算锁存模块分时计算RGB三通道的步数计算工作，以及在各通道步数计算完成后进行步数锁存；时序主控制模块还输出使能信号至RGB三通道输出控制器，用于控制RGB三通道输出控制器输出信号；
所述颜色渐变步数计算锁存模块，根据分时信号、转换后的渐变时长、以及每个通道的起始值和目标值计算出每个通道的渐变步数，且在每一通道的渐变步数计算完成后，根据时序主控制模块输出的锁存信号将每一通道的渐变步数存储于对应的步数锁存器中；当RGB三个通道的渐变步数计算完成，步数锁存器将RGB三个通道的渐变步数输出至RGB三通道输出控制器中；
所述RGB三通道输出控制器，根据每个通道设置的起始值输出PWM值或电流控制值，并按照计算的渐变步数，将输出的PWM值或电流控制值逐步加1或减1，直到输出的PWM值或电流控制值达到相应通道的目标值。


2.根据权利要求1所述的一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：所述颜色渐变步数计算锁存模块包括步数计算器和步数锁存器，所述步数计算器包括分时数值选择电路、第一加法器和第二加法器；
所述步数计算器的分时数值选择电路根据分时信号选择相应的通道起始值和目标值，并送入第一加法器中比较起始值A和目标值B之间的大小,并存入标识位FLAG引脚中，然后结合第二加法器计算|A-B|+1；分时数值选择电路还根据转换后的渐变时长、|A-B|+1，并结合第一加法器和第二加法器计算通道的渐变步数。


3.根据权利要求1所述的一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：所述颜色渐变时长译码模块设有：
POR引脚，用于输入上电复位信号；
T_CRF引脚，用于输入LED灯的渐变时长；LOAD1引脚，用于输入渐变时长的加载信号；TC引脚，用于输出转换后的渐变时长。


4.根据权利要求3所述的一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：所述时序主控制模块设有：
CLK引脚，用于输入工作的基本时钟信号；POR引脚，用于输入上电复位信号；CRF_EN引脚，用于输入LED灯颜色渐变功能的使能信号；RSTB引脚，用于输出颜色渐变步数计算锁存模块的复位信号；CLK_CNT引脚，用于输出步数计算器时钟；CLK_LATCH引脚，用于输出锁存信号；step_en<2:0>引脚，用于输出分时使能信号；step_load<2:0>引脚，用于输出存储渐变步数的控制信号；S0、S1引脚，用于输出数值选择电路的分时信号；LOAD1引脚，连接颜色渐变时长译码模块的LOAD1引脚，用于向渐变时长译码模块输出渐变时长的加载信号；END引脚，用于输入步数计算结束信号。


5.根据权利要求4所述的一种用于实现RGB三基色LED灯自动颜色渐变的电路，其特征在于：所述颜色渐变步数计算锁存...

【专利技术属性】
技术研发人员：王绍清，郑鹏峰，雷亚龙，
申请(专利权)人：矽恩微电子厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35