CN205142611U

CN205142611U - 一种变色led流水灯音乐圣诞树

Info

Publication number: CN205142611U
Application number: CN201520862652.6U
Authority: CN
Inventors: 谢少伟; 沈扬; 张成蛟
Original assignee: Zhejiang University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: Zhejiang University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2025-11-02

Abstract

本实用新型涉及一种变色LED流水灯音乐圣诞树，包括圣诞树及安装在圣诞树底部的控制电路，控制电路包括单片机单元、LED灯驱动单元、多个变色LED灯、音乐播放单元及感应触发单元，LED灯驱动单元、变色LED灯、音乐播放单元及感应触发单元分别和单片机单元相连，LED灯驱动单元又和变色LED灯相连，变色LED灯安装在圣诞树的树枝上。本实用新型通过感应触发单元启动LED灯的点亮及音乐的播放，音乐播放无需专用音乐芯片，乐曲通过单片机编程进行录入，可以根据个人喜好方便地调整和更换乐曲，使用灵活。在播放音乐的同时，单片机的PWM输出信号控制变色LED灯变色，可随着音乐的节奏产生变色流水灯效果，让人赏心悦目。

Description

一种变色LED流水灯音乐圣诞树

技术领域

本实用新型涉及一种圣诞树，尤其涉及一种变色LED流水灯音乐圣诞树。

背景技术

圣诞树，主要在圣诞节时用于节日庆祝、家庭装饰等，现有的圣诞树一般通过安装不同颜色的单色LED发光管或灯泡等并使其有规律的亮暗，产生具有流水灯的效果，往往不能变色或变色效果比较差。而且音乐播放一般也是通过使用专用音乐芯片实现，乐曲选择范围较少，不能按使用者的喜好方便地进行调整和更换，使用不够灵活。

发明内容

本实用新型主要解决原有圣诞树往往不能变色或变色效果比较差，且不能按所播放音乐旋律进行流水灯变色的技术问题；提供一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其在播放音乐的同时，LED发光二极管能随着音乐的节奏产生变色流水灯效果，变色效果可多达256色，具有梦幻的变色效果，让人赏心悦目。

本实用新型同时解决原有音乐圣诞树一般通过使用专用音乐芯片实现，乐曲选择范围较少，不能按使用者的喜好方便地进行调整和更换，使用不够灵活的技术问题；提供一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其音乐播放无需专用音乐芯片，其乐曲可通过单片机编程进行录入，乐曲的更换修改十分方便，可以根据个人喜好方便地进行调整和更换，使用灵活。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括圣诞树及安装在圣诞树底部的控制电路，控制电路包括单片机单元、LED灯驱动单元、多个变色LED灯、音乐播放单元及感应触发单元，LED灯驱动单元、多个变色LED灯、音乐播放单元及感应触发单元分别和所述的单片机单元相连，LED灯驱动单元又和所述的变色LED灯相连，所述的变色LED灯安装在所述的圣诞树的树枝上。本实用新型圣诞树的音乐播放及流水灯的触发是由感应触发单元实现的，当有物体靠近感应触发单元时，信号被触发，单片机单元输出信号给LED灯驱动单元和音乐播放单元，控制音乐的播放，并使变色LED灯随着音乐的节奏产生变色流水灯效果，变色效果好，让人赏心悦目。本实用新型采用单片机音乐播放控制技术及变色LED灯PWM动态扫描变色技术。所播放的乐曲通过单片机编程进行录入，单片机产生与音符所对应的同频方波，加在喇叭或压电蜂鸣器上进行音乐播放。方波由单片机定时中断产生，在每次定时器溢出后，在中断服务程序中将单片机口线取反，可产生音频方波，改变定时时间长短可改变方波的频率。乐曲可通过一定的编码方式，编程录入到单片机中，编码包括音调、音速、音符(音高及节拍)等，录入乐曲数量由乐曲的长短及所选单片机程序存贮器的容量确定，因此乐曲的更换修改十分方便，可以根据个人喜好进行调整和更换，使用灵活。

作为优选，所述的单片机单元包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5612单片机；所述的变色LED灯采用三基色LED发光二极管，三基色LED发光二极管有16个，分别为发光二极管D1～发光二极管D16；所述的LED灯驱动单元包括三极管Q1～三极管Q16和电阻R1～电阻R16；单片机U1的18～25脚、27脚、1脚、2脚、13脚、15脚、16脚、9脚及10脚分别经电阻R1～电阻R16和三极管Q1～三极管Q16的基极相连，三极管Q1～三极管Q16的发射极均接电压+5V，三极管Q1～三极管Q16的集电极分别和发光二极管D1～发光二极管D16的正极相连，发光二极管D1～发光二极管D16的R极均和电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端和单片机U1的11脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的G极均和电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端和单片机U1的12脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的B极均和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端和单片机U1的26脚相连，单片机U1的14脚接地，单片机U1的28脚既接电压+5V又经旁路电容C2接地。单片机U1内置复位及时钟电路，单片机U1的4脚和5脚用于下载音乐，下载时需采用5V系列的RS232接口线路。单片机U1的11脚、12脚及26脚为3路PWM输出信号，用于控制三基色LED发光二极管的变色。每个三基色LED发光二极管，受与之相连的、由三极管和电阻构成的驱动电路的驱动。三基色LED发光二极管可采用PWM动态扫描变色原理进行动态变色，变色效果可多达256色，可生产变色流水灯效果，也适合静态点亮方式。

作为优选，所述的感应触发单元包括反射式红外光电传感器U2和三极管Q17，反射式红外光电传感器U2的输入端正极接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输入端负极经电阻R20接地，反射式红外光电传感器U2的输出端正极经电阻R21接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输出端负极和三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接地，三极管Q17的集电极，一路经电阻R22接电压+5V，另一路经旁路电容C1接地，还有一路和所述的单片机单元相连。当有物体靠近反射式红外光电传感器时，反射式红外光电传感器的接收管接收到反射的红外光，处于导通状态，则三极管Q17也处于导通状态，触发单片机外部中断，单片机输出控制信号启动音乐的播放和变色灯的点亮。三极管Q17用于对反射式红外光电传感器的信号进行放大与整形，提高其触发灵敏度，改变电阻R21的值可以改变其触发灵敏度，即改变物体靠近反射式红外光电传感器的触发距离。当物体靠近反射式红外光电传感器超过一定时间时(如3S以上)，变色LED灯发出白光，可以作为LED照明灯用，使用方式多样。

作为优选，所述的音乐播放单元包括三极管Q18和喇叭LS，所述的单片机单元的输出端经电阻R23和三极管Q18的基极相连，三极管Q18的集电极接地，三极管Q18的发射极和喇叭LS的负极相连，喇叭LS的正极接电压+5V。单片机单元输出信号使三极管Q18导通，则喇叭开始播放音乐。单片机复位或一首乐曲播放完毕后，使三极管Q18截止，防止喇叭直流导通或长期导通，避免过热损坏及增加功耗。

作为优选，所述的音乐播放单元包括蜂鸣器U3，蜂鸣器U3的两个输入端分别和所述的单片机单元相连。音乐播放单元或者采用喇叭播放，或者采用蜂鸣器播放，根据需要两者选其一。

本实用新型的有益效果是：通过感应触发单元启动LED灯的点亮及音乐的播放，使用更加方便。音乐播放无需专用音乐芯片，其乐曲可通过单片机编程进行录入，乐曲的更换修改十分方便，可以根据个人喜好方便地进行调整和更换，使用灵活。在播放音乐的同时，单片机的PWM输出信号控制三基色LED发光二极管的变色，变色效果可多达256色，可随着音乐的节奏产生变色流水灯效果，具有梦幻的变色效果，让人赏心悦目。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型的一种电路原理图。

图3是本实用新型的又一种电路原理图。

图中1.单片机单元，2.LED灯驱动单元，3.变色LED灯，4.音乐播放单元，5.感应触发单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，如图1所示，包括带有花盆的圣诞树，花盆底部安装有控制电路，控制电路包括单片机单元1、LED灯驱动单元2、多个变色LED灯3、音乐播放单元4及感应触发单元5，LED灯驱动单元2、多个变色LED灯3、音乐播放单元4及感应触发单元5分别和单片机单元1相连，LED灯驱动单元2再和变色LED灯3相连，变色LED灯3安装在圣诞树的树枝上。

如图2所示，单片机单元1包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5612单片机，其内置复位及时钟电路；变色LED灯3采用三基色LED发光二极管，三基色LED发光二极管有16个，分别为发光二极管D1～发光二极管D16；LED灯驱动单元2包括三极管Q1～三极管Q16和电阻R1～电阻R16；感应触发单元5包括反射式红外光电传感器U2和三极管Q17；音乐播放单元4包括三极管Q18和喇叭LS。单片机U1的18～25脚、27脚、1脚、2脚、13脚、15脚、16脚、9脚及10脚分别经电阻R1～电阻R16和三极管Q1～三极管Q16的基极相连，三极管Q1～三极管Q16的发射极均接电压+5V，三极管Q1～三极管Q16的集电极分别和发光二极管D1～发光二极管D16的正极相连，发光二极管D1～发光二极管D16的R极均和电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端和单片机U1的11脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的G极均和电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端和单片机U1的12脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的B极均和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端和单片机U1的26脚相连，单片机U1的14脚接地，单片机U1的28脚既接电压+5V又经旁路电容C2接地。单片机U1的4脚和5脚用于下载音乐，接RS232接口。反射式红外光电传感器U2的输入端正极接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输入端负极经电阻R20接地，反射式红外光电传感器U2的输出端正极经电阻R21接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输出端负极和三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接地，三极管Q17的集电极，一路经电阻R22接电压+5V，另一路经旁路电容C1接地，还有一路和单片机U1的8脚相连。单片机U1的17脚经电阻R23和三极管Q18的基极相连，三极管Q18的集电极接地，三极管Q18的发射极和喇叭LS的负极相连，喇叭LS的正极接电压+5V。本实施例的电源部分，采用+5V的USB电源接口，直接用电脑USB接口供电，或用常用的AC220V转+5V充电器(USB接口式输出)供电。

STC12C5612单片机内置12K片内F1ash程序存储器及独立的硬件看门狗电路，其工作电压范围为3.5～5.5V，适合+5V供电，有4路8位PWM口线，具有高速、低功耗、抗干扰及加密能力强等特点。STC12C5612单片机内置复位电路，内部集成MAX810专用复位电路，省掉了外部复位电路。STC12C5612单片机有内部时钟电路，有内部R/C振荡器，常温下振荡器频率为5.2MHz～6.8MHz，省掉了外部时钟电路。当有物体靠近反射式红外光电传感器时，反射式红外光电传感器的接收管接收到反射的红外光，处于导通状态，则三极管Q17也处于导通状态，触发单片机外部中断，单片机输出控制信号启动音乐的播放和变色灯的点亮。三极管Q17用于对反射式红外光电传感器的信号进行放大与整形，提高其触发灵敏度，改变电阻R21的值可以改变其触发灵敏度，即改变物体靠近反射式红外光电传感器的触发距离。当物体靠近反射式红外光电传感器超过一定时间时(如3S以上)，变色LED灯发出白光，可以作为LED照明灯用，使用方式多样。当反射式红外光电传感器被触发时，单片机单元输出信号使三极管Q18导通，则喇叭开始播放音乐。单片机复位或一首乐曲播放完毕后，使三极管Q18截止，防止喇叭直流导通或长期导通，避免过热损坏及增加功耗。三基色LED发光二极管采用PWM动态扫描变色原理：先在单片机的三个PWM口线输出对应某一个颜色的三个一定占空比的方波(改变三个PWM口线输出方波的占空比可改变三基色LED发光二极管的颜色)，点亮D1约1mS后，熄灭D1(点亮、熄灭由三极管Q1控制)；再在三个PWM口线输出对应某一个颜色的三个一定占空比的方波，点亮D2约1mS后，熄灭D2；以此动态扫描方式可循环点亮各个三基色LED发光二极管，让各个三基色LED发光二极管产生不同的颜色。采用动态扫描的方式，可以只用三个PWM口线实现多个(最多可驱动20个左右)三基色LED发光二极管依次点亮并产生不同的颜色。一般可以一个音乐节拍让各三基色LED发光二极管变换一次颜色，则颜色就随着节拍变化而变化了，生产变色流水灯效果。也适合静态点亮方式，如D1按某种颜色点亮1S，D2再按某种颜色点亮1S等等。

实施例2：本实施例的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，如图3所示，单片机单元1包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5612单片机，其内置复位及时钟电路；变色LED灯3采用三基色LED发光二极管，三基色LED发光二极管有15个，分别为发光二极管D1～发光二极管D15；LED灯驱动单元2包括三极管Q1～三极管Q15和电阻R1～电阻R15；感应触发单元5包括反射式红外光电传感器U2和三极管Q17；音乐播放单元4包括蜂鸣器U3。单片机U1的18～25脚、27脚、1脚、2脚、13脚、9脚、10脚及17分别经电阻R1～电阻R15和三极管Q1～三极管Q15的基极相连，三极管Q1～三极管Q15的发射极均接电压+5V，三极管Q1～三极管Q15的集电极分别和发光二极管D1～发光二极管D15的正极相连，发光二极管D1～发光二极管D15的R极均和电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端和单片机U1的11脚相连，发光二极管D1～发光二极管D15的G极均和电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端和单片机U1的12脚相连，发光二极管D1～发光二极管D15的B极均和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端和单片机U1的26脚相连，单片机U1的14脚接地，单片机U1的28脚既接电压+5V又经旁路电容C2接地。单片机U1的4脚和5脚用于下载音乐，接RS232接口。反射式红外光电传感器U2的输入端正极接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输入端负极经电阻R20接地，反射式红外光电传感器U2的输出端正极经电阻R21接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输出端负极和三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接地，三极管Q17的集电极，一路经电阻R22接电压+5V，另一路经旁路电容C1接地，还有一路和单片机U1的8脚相连。单片机U1的15脚、16脚分别和蜂鸣器U3的两个输入端相连。

本实施例工作方式和实施例1基本相同，主要区别是用蜂鸣器播放音乐。由于蜂鸣器需工作在交流状态，故在单片机上给蜂鸣器增加了一个驱动口线，减少了一个三基色LED发光二极管的驱动口线，相应减少了一个三基色LED发光二极管，LED灯驱动单元减少了一个三极管、一个电阻。播放音乐时，一个音符对应一个交流方波，一个交流方波的产生过程如下：先给单片机的15脚置高电平、16脚置低电平，再给单片机的15脚置低电平、16脚置高电平，这样在蜂鸣器上施加的直流电平极性交替变换，等效施加了交流电平。

本实用新型通过感应触发单元启动LED灯的点亮及音乐的播放，使用更加方便。音乐播放无需专用音乐芯片，其乐曲可通过单片机编程进行录入，乐曲的更换修改十分方便，可以根据个人喜好方便地进行调整和更换，使用灵活。在播放音乐的同时，单片机的PWM输出信号控制三基色LED发光二极管的变色，变色效果可多达256色，可随着音乐的节奏产生变色流水灯效果，具有梦幻的变色效果，让人赏心悦目。

Claims

1.一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其特征在于包括圣诞树及安装在圣诞树底部的控制电路，控制电路包括单片机单元(1)、LED灯驱动单元(2)、多个变色LED灯(3)、音乐播放单元(4)及感应触发单元(5)，LED灯驱动单元(2)、多个变色LED灯(3)、音乐播放单元(4)及感应触发单元(5)分别和所述的单片机单元(1)相连，LED灯驱动单元(2)又和所述的变色LED灯(3)相连，所述的变色LED灯(3)安装在所述的圣诞树的树枝上。

2.根据权利要求1所述的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其特征在于所述的单片机单元(1)包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5612单片机；所述的变色LED灯(3)采用三基色LED发光二极管，三基色LED发光二极管有16个，分别为发光二极管D1～发光二极管D16；所述的LED灯驱动单元(2)包括三极管Q1～三极管Q16和电阻R1～电阻R16；单片机U1的18～25脚、27脚、1脚、2脚、13脚、15脚、16脚、9脚及10脚分别经电阻R1～电阻R16和三极管Q1～三极管Q16的基极相连，三极管Q1～三极管Q16的发射极均接电压+5V，三极管Q1～三极管Q16的集电极分别和发光二极管D1～发光二极管D16的正极相连，发光二极管D1～发光二极管D16的R极均和电阻R17的一端相连，电阻R17的另一端和单片机U1的11脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的G极均和电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端和单片机U1的12脚相连，发光二极管D1～发光二极管D16的B极均和电阻R19的一端相连，电阻R19的另一端和单片机U1的26脚相连，单片机U1的14脚接地，单片机U1的28脚既接电压+5V又经旁路电容C2接地。

3.根据权利要求1所述的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其特征在于所述的感应触发单元(5)包括反射式红外光电传感器U2和三极管Q17，反射式红外光电传感器U2的输入端正极接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输入端负极经电阻R20接地，反射式红外光电传感器U2的输出端正极经电阻R21接电压+5V，反射式红外光电传感器U2的输出端负极和三极管Q17的基极相连，三极管Q17的发射极接地，三极管Q17的集电极，一路经电阻R22接电压+5V，另一路经旁路电容C1接地，还有一路和所述的单片机单元(1)相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其特征在于所述的音乐播放单元(4)包括三极管Q18和喇叭LS，所述的单片机单元(1)的输出端经电阻R23和三极管Q18的基极相连，三极管Q18的集电极接地，三极管Q18的发射极和喇叭LS的负极相连，喇叭LS的正极接电压+5V。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种变色LED流水灯音乐圣诞树，其特征在于所述的音乐播放单元(4)包括蜂鸣器U3，蜂鸣器U3的两个输入端分别和所述的单片机单元(1)相连。