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当色彩照进现实——RGB LED 驱动及控制(1)

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发表于 2023-12-18 22:25:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

从寻觅远古岩画到见证印象画派的繁荣,在看得见的历史长河里,绘画艺术家们对色彩的追求和运用技法的研究从未停歇。从雷火到那些神神叨叨魔法术士炉子里幻化着的各色鬼火、圣火,那些跳动着的,闪耀着的,难以捉摸。当一缕阳光穿过牛顿手里的棱镜而变得理性,当一星火花迸发在伏特的线头而将不再神秘。这时的我们(就叫 “The Light Maker” 吧),才刚刚出发。

光和色,因和果,简单而又奇特。大千世界,真真假假,不得不佩服和感谢造物赐予人类对色的感受和认知她所需要的能力。

回顾完历史,发完感慨,回到正题。作为电子爱好者,也许我们没有用调色板轻松调出各种颜色的技能,但我们可以用电子技术创造多彩的光芒,照进现实。

比起儿时那昏黄白炽灯下的记忆,现在俨然已经进入了明亮辉煌的 LED 照明世纪。除了日常照明,最常见的就是各种形态、各种颜色的单色 LED ,或静止、或闪烁,在角角落落里,不知疲倦。

认识RGB

那么,问题来了,我们如何去实现可变换颜色的 LED 呢?在点亮彩色 LED 前,先来了解一下 RGB 技术,然后用 RGB 混色的方式来实现可变色彩的光。

RGB 即红、绿、蓝三种颜色的英文单词首字母,通常称为光的三原色,通过变换三种颜色的亮度配比,并将他们“混合搅拌”,一种美味的颜色变诞生了。从物理上讲,红光的波长为 700 nm ,绿光的波长为 546.1 nm ,蓝光的波长为 435.8 nm 。

三种颜色如何配比,常用的方式是三种颜色各分 256 级亮度,这样便可用三个字节分别来表示三种颜色( RGB24,即 24 位色)。0 表示最暗的状态,也就是没有发光;255 则表示最亮,有多亮?这就不可限量了,总之比同样硬件平台下的第 254 级亮。所以三种颜色配比后可产生 256 * 256 * 256 =16777216 种颜色。怎么样?对于一个只能叫出 7 种颜色名字的人来说,已经是天文数字了吧。再多的颜色也要给他们命名,常用的方式是 #+RGB(Hex) 的方式。比如 #ff0000、#00ff00、#0000ff、#000000 和 #ffffff 分别表示红、绿、蓝、黑和白色。

实现思路

既然选择用 RGB 的方式来表示一种颜色,那么控制彩色 LED 的方法就有了。我们在上位机上实现一个 UI,通过串口把颜色信息发送给驱动彩色 LED 的硬件平台即可。

  1. 通过在调色板上选择不同的颜色或使用滑动条选择 RGB 三个通道的不同配比来产生一种颜色;
  2. 自动将颜色值通过串口发到驱动板上;
  3. 驱动板根据颜色值驱动 LED 发出所期望颜色的光。

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