基于单片机的LED水族光源的设计

LED 恒流驱动电路、按键电路、LCD 显示接口电路、GSM 远程控制电路、数据存储电路相连接。各组块有机结合，各司其职，协调合作。

　　3. 3. 2 GSM 远程控制系统的设计

　　基于OEM 板，使用串口实现与C89C54 单片机进行通信。GSM 远程控制系统包括单片机系统芯片、时钟芯片、看门狗芯片、GSM 接口、存储芯片及驱动芯片（ 见图6） 。此系统可将用户的指令信息通过短信的方式传递到单片机，然后进行LED 灯具灯亮灭及发光颜色远程控制，具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。

图6 GSM 远程控制系统结构图

3. 4 系统软件设计

　　系统软件固化在单片机的芯片中，采用模块化程序设计（ 流程图见图7） ，用C 语言编写，主要包括人机接口（ 键盘扫描模块、LCD 驱动模块、GSM远程控制模块） ，LED 控制模块（ LED 驱动电路模块、LED 灯头模块） ，参数存储模块。各模块各司其能，由主程序统筹协调各模块依存关系，完成所需的光质、光强、时序控制等各种设置，以期达到操作界面友好，控制效果理想，系统高度稳定的目标。

图7 程序设计流程图

　3. 5 整机设计和制作

　　智能LED 水族照明光源系统由主控箱，LED 组合灯具和紫外杀菌灯组成。在制作过程中我们严格遵循科学布局，结构严谨，务实简洁的思想，在制作初期设计多种样机模型，经过多次论证，确定最终的设计结构， 严格按照机械制作标准制作而成（ 样机见图8）。

图8 智能LED 水族照明光源样机

　4 LED 水族照明光源光电特性性

　　4. 1 水族照明光源的亮度测试

　　在距离水族照明光源前方5m 处， 用CX-2A成像亮度计分别测试四种照射模式的水族照明光源的亮度分布（ 见图9 ） ， 测试可知， 光强的空间分布，决定了组合灯具设计时的各色LED 管子的排列间隔和补光时的照射距离。同距离处LED 因功率、光色的不同而亮度不同，正好可以模拟波光粼粼的效果。

图9 LED 组合灯具亮度

　　4. 2 水族照明光源的光谱测试

　　本研究设计的"LED 水族照明光源"的LED组合灯具由大功率的红色、蓝色、白光、绿色LED组合而成。用PMS-50 光谱分析系统测量其发射光谱见图10.

图10 LED 混色谱图

　5 结束语

　　"智能LED 水族照明光源"，采用高亮度、大功率的白色、蓝色、红色、绿色、黄色LED 优化搭配而成，采用模组化设计理念，LED 灯具由主灯条和月光灯条组成。基于单片机实现光色、光强、照射时长、时段的自动可调，满足了水生动植物对光的选择性吸收和人们的视觉观赏要求，同时很好的解决了鱼对光的应激反应。在设计中充分应用人文和环保理念，实现了光源的节能高效，这正是将LED推向新领域所进行的积极探索， 可以相信"智能LED 光源"在大规模水草的品种培育、人工繁殖，观赏鱼工厂化培育、水族园艺、水族馆专用补光光源以及特色水族箱等方面进行科学研究和推广应用，必将带来巨大的社会效益和经济效益。