CN107404783B - 基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置及彩灯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，包括边沿信号发生器、若干LED模组和用于根据电源线边沿信号驱动该LED彩灯组的LED驱动器；边沿信号发生器设有组网控制端，自组网彩灯装置具有主机模式和从机模式两个工作模式。本发明还公开了一种彩灯系统，包括若干个自组网彩灯装置，至少有一个自组网彩灯装置工作在主机模式，其余自组网彩灯装置工作在从机模式，可实现大于2000颗电源线边沿信号控制的LED模组的同步变化,解决由单个彩灯装置驱动数量较多电源线边沿信号控制的LED模组时导致的供电电流过大等问题，且自组网方式简单灵活。
Description
技术领域
本发明涉及LED控制技术领域，具体涉及一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置及彩灯系统。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有发光效率高、可靠性高、寿命长等显著优点，尤其适合应用于LED装饰照明。LED圣诞灯一般由多颗LED通过串联、并联方式或串并联混合方式联结，是圣诞节、复活节等节日的主要装饰品，也是喜庆、娱乐、夜景照明的亮化装饰产品，具有广阔的市场。
目前，已有通过电源线边沿信号控制的彩灯控制技术，只需要电源线和地线就可以实现多颗LED的同步控制，简化了电路设计，也减少了产品加工成本。
在实际应用时，通常对单个彩灯装置进行控制以实现彩灯效果的多样性。尽管针对单个彩灯装置独立控制能够得到丰富的彩灯效果，但难以实现多个彩灯装置的统一控制，难以得到适合大型应用场合需要获得统一控制效果的需求。因此，可考虑将多个彩灯装置组建为彩灯网络以进行集中控制，这对大规模彩灯系统而言非常重要。
但目前基于电源线边沿信号驱动的彩灯，都不能实现多个彩灯装置的自组网功能，不能对彩灯网中的彩灯装置进行统一控制，无法实现大型应用场合的整体控制效果。不能实现由主机模式的彩灯装置控制从机模式的彩灯装置，从而实现由电源线边沿信号控制的大型彩灯系统，其中，主机模式指彩灯装置的彩灯效果独立，不受其他彩灯装置的影响；从机模式指当前彩灯的彩灯效果受到其他彩灯装置的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置及彩灯系统。
一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，包括：
边沿信号发生器，用于生成边沿信号并将所述的边沿信号加载在电源线上输出；
若干LED模组，每个LED模组包括一个LED彩灯组和用于根据电源线边沿信号驱动该LED彩灯组的LED驱动器；
所述边沿信号发生器设有组网控制端，用于接收组网控制信号以控制自组网彩灯装置的工作模式；
自组网彩灯装置具有主机模式和从机模式两个工作模式，在从机模式下，其边沿信号发生器根据输入的参考信号生成边沿信号；在主机模式下，其边沿信号发生器根据预设的基础信号形成边沿信号。
作为一种实现形式，所述的边沿信号发生器设有用于接收参考信号的参考信号输入端。
所述的参考信号输入端还连接有一参考信号生成模块，用于根据相应的外接信号(指参考信号生成模块输入的外接信号)生成参考信号。
在实际应用时，可通过对参考信号生成模块进行电路设计以根据外接信号生成需要的参考信号。
当用于生成参考信号的外接信号的电压幅值与边沿信号发生器的参考信号输入端允许的电压幅值不匹配时，所述的参考信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第一预设值。该第一预设值的大小根据参考信号输入端允许的电压幅值设定，通常可等于该允许的电压幅值。
作为另外一种实现方式，所述的边沿信号发生器以组网控制端兼做参考信号输入端，并以组网控制端接收到的组网控制信号兼做参考信号。
所述的组网控制端还连接有组网控制信号生成模块，用于根据相应的外接信号(指组网控制信号生成模块输入的外接信号)生成组网控制信号。
在实际应用时，可通过对组网控制信号生成模块进行电路设计以根据外接信号生成需要的组网控制信号。
所述的组网控制信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第二预设值。
当用于生成组网控制信号的外接信号的电压幅值与边沿信号发生器的组网控制端允许的电压幅值不匹配时，所述的组网控制信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第二预设值。该第二预设值的大小根据组网控制端允许的电压幅值设定，通常可等于该允许的电压幅值。
所述的电压变换单元基于限流分压电路实现。此时的电压变换单元适用于参考信号生成模块和组网控制信号生成模块中的电压变换单元。
作为优选，所述限流分压模块包括串联连接的第三电阻、第四电阻，并以第三电阻和第四电阻的串接处作为输出端，当该限流分压模块与参考信号输入端连接时(即该限流分压模块为参考信号生成模块中的电压变换单元)，其输出端输出的为参考信号；当该限流分压模块与组网控制端连接时(即该限流分压模块为组网控制信号生成模块中的电压变换单元)，其输出端输出的为组网控制信号。
限流分压电路中的第三电阻和第四电阻的阻值根据应用需求调整。在实际应用时，与参考信号输入端连接的限流分压模块和与组网控制端连接的限流分压模块中第三电阻和第四电阻的阻值情况可以不同。
在从机模式下，边沿信号发生器生成的边沿信号与用于生成参考信号的外接信号相同。如此设计，仅需要保证参考信号相同，就可以实现多个自组网彩灯装置中LED彩灯的工作方式相同。
本发明还提供了一种彩灯系统，包括若干个如上所述的自组网彩灯装置，其中，至少有一个自组网彩灯装置的边沿信号发生器的组网控制端接收到的组网控制信号始终使其工作在主机模式，其余自组网彩灯装置依次串联在所述该自组网彩灯装置之后，相邻两个自组网彩灯装置中后一个的组网控制信号根据前一个输出的边沿信号生成得到。
作为优选，所述的边沿信号发生器包括第一可控开关和分压控制电路，所述第一可控开关的输入端连接一直流电源，输出端接电源线，所述分压控制电路的控制信号输出端与第一可控开关的控制端连接用于控制第一可控开关的通断以生成边沿信号并加载在电源线上。
通过控制第一可控开关的通断，即可形成边沿信号，并加载至电源线上。本发明中当第一可控开关导通时，电源线上加载的边沿信号为高电平，当第一可控开关断开时，电源线上加载的边沿信号为低电平。
本发明中通过参考信号或基础信号来控制边沿信号发生器中分压控制电路输出的控制信号以控制可控开关的通断以实现边沿信号的输出。
作为优选，第一可控开关为P沟道场效应管，源极连接所述直流电源，漏极连接所述电源线，栅极连接所述分压控制电路的控制信号输出端。
当P沟道场效应管源极电压与栅极电压差大于P沟道场效应管导通阈值，P沟道场效应管导通；当P沟道场效应管源极电压与栅极电压差大于P沟道场效应管击穿电压时，P沟道场效应管被击穿。
本发明所述分压控制电路提供控制信号，通过控制P沟道场效应管栅极电压，实现作为第一可控开关的P沟道场效应管的通断控制，并使得作为第一可控开关的P沟道场效应管不被击穿。
作为优选，所述分压控制电路包括微处理器、第一电阻、第二电阻和第二可控开关，其中：
所述微处理器用于输出中间控制信号，所述微处理器最低电位端连接地(即与地线连接)；
所述第二可控开关的输入端连接通过依次串联的所述第一电阻和所述第二电阻与所述直流电源连接，输出端连接地，控制端与所述微处理器连接；
所述第一电阻和所述第二电阻的串联处作为分压控制电路的控制信号输出端以输出控制信号。
进一步，为降低成本，所述的微处理器可以为单片机。
相应的参考信号通过单片机的引脚从外部输入；预设的基础信号通过单片机内置的程序实现。
当微处理器输出的中间控制信号为高电平时，第二可控开关导通，第二可控开关的等效电阻值约等于0，分压控制电路的控制信号输出端电压由第一电阻和第二电阻比值确定，分压控制电路的控制信号输出端电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差大于所述P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管导通；反之，当微处理器输出的中间控制信号为低电平时，所述第二可控开关截止，第二可控开关的等效电阻值约等于无穷大，作为第一可控开关的P沟道场效应管源极电压与所述P沟道场效应管栅极电压的差小于所述P沟道场效应管导通阈值电压，所述P沟道场效应管截止。
为提高电源线上边沿信号高电平到低电平的切换速度，所述电源线与地之间还串接有下拉电路，下拉电路的通断可切换，且在所述控制信号由使电源线上加载的边沿信号从高电平切换为低电平时导通，反之，则断开。
作为优选，所述下拉电路为第三可控开关，其中：
第三可控开关的输入端连接所述电源线，输出端连接所述地，控制端连接有第二控制电路，所述第二控制电路与第一控制电路的输出信号的逻辑电平相反。作为一种实现方案，第一可控开关和第三可控开关的控制端连接至所述微处理器不同输出引脚，且该两个输出引脚的输出的逻辑电平相反。
作为优选，所述第三可控开关输入端与所述电源线之间还连接有限流电阻。为保证可控开关具有较高的响应速度，所述的第二可控开关、第三可控开关可以采用场效应管实现。作为优选，所述的第二可控开关、第三可控开关基于N沟道的场效应管实现，其源极作为输入端，漏极作为输出端，栅极作为控制端。
作为优选，所述LED驱动器包括：
边沿触发运算单元，由电源线边沿信号触发进行运算，并输出运算结果；
充电单元，用于根据电源线输入的边沿信号为边沿触发运算单元提供供电电平，当边沿信号为高电平时充电，当边沿信号为低电平时放电；
初始化单元，用于根据所述的供电电平对边沿触发运算单元进行初始化。
作为优选，所述的边沿触发运算单元为边沿计数单元，用于对电源线输入的边沿信号的边沿进行计数，并输出计数结果。
所述的边沿计数单元包括若干个触发器，以触发器的输出端输出计数结果。
作为优选，所述的触发器为D触发器。
作为优选，所述的边沿计数单元包括若干个串联的D触发器，以D触发器的输出端输出计数结果，其中：
第一个D触发器的时钟信号输入端与电源线连接，相邻两个D触发器中，后一个D触发器的时钟信号输入端与前一个D触发器的反向输出端连接；
各个D触发器的复位端与初始化单元连接，各个D触发器反向输出端与触发端连接。
本发明中未作特殊说明，第一个D触发器是指根据边沿计数单元中最低位对应的D触发器。相邻两个D触发器中以相对低位的D触发器作为前一个，相对高位的D触发器作为后一个。
所述的充电单元包括单向导电元件，所述单向导电元件的阳极电压高于阴极电压时导电，阴极电压高于阳极电压时截止。所述单向导电元件的阳极与电源线连接，阴极通过一储能元件接地，所述的充电单元通过单向导电元件的阴极为边沿触发运算单元和初始化单元提供供电电平。单向导电元件可以是单个器件，也可以是多个器件构成的具有单向导电特性的电路。
进一步优选，所述的LED驱动器还包括LED驱动电路，所述的LED驱动电路的输入端与边沿触发运算单元的输出端连接，输出端与相应的LED连接以驱动相应的LED。
与现有技术相比，本发明的自组网彩灯装置可以根据输入的组网控制信号确定工作模式：从机模式或主机模式，进而可以实现多个自组网控制信号的组网形成彩灯系统，在组网形成的彩灯系统中多个自组网彩灯装置可以由处于主机模式的彩灯装置同步控制处于从机模式的彩灯装置，从而形成由电源线边沿信号控制的彩灯系统，实现大于2000颗电源线边沿信号控制的LED模组的同步变化。此外，通过多个自组网彩灯装置的自组网，使得彩灯系统能够灵活应对不同的应用需求确定需要组网的彩灯装置的数量，并且能解决由单个彩灯装置驱动数量较多电源线边沿信号控制的LED模组时导致的供电电流过大等问题。
附图说明
图1为本实施例的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置；
图2为本实施例的LED驱动器的结构框图；
图3为本实施例的边沿触发运算单元的电路原理图；
图4为本实施例的充电单元的电路原理图；
图5为本实施例的初始化单元的电路原理图；
图6为本实施例的电源线边沿信号触发的算术运算装置的时序图。
图7为本实施例的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置模块构成的彩灯系统；
图8为本实施例的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，包括：
边沿信号发生器，用于生成边沿信号并将所述的边沿信号加载在电源线上输出；
若干LED模组，每个LED模组包括一个LED彩灯组和用于根据电源线边沿信号驱动该LED彩灯组的LED驱动器；
其中，边沿信号发生器设有组网控制端，用于接收组网控制信号以控制自组网彩灯装置的工作模式；
自组网彩灯装置具有主机模式和从机模式两个工作模式，在从机模式下，其边沿信号发生器根据输入的参考信号生成边沿信号；在主机模式下，其边沿信号发生器根据预设的基础信号形成边沿信号。
本实施例中当接收的组网控制信号为低电平时，自组网彩灯装置工作在主机模式下，反之，当接收到的组网控制信号为高电平时，自组网彩灯装置工作在从机模式下。
进一步，为避免出现误判，提高彩灯装置的可靠性，当接收到的组网控制信号的电平发生跳变时，当跳变后的电平持续时间达到2s后才切换至相应的工作模式。例如，自组网彩灯装置工作于从机模式，此时接收到的组网控制信号由高电平跳变至低电平，对跳变后的低电平的持续时间进行计时，当持续时长达到2s后，自组网彩灯装置自动切换为主机模式。
本实施例的自组网彩灯装置中共有4个LED模组，分别为M1、M2、M3、M4，所有LED模组通过串联方式连接在电源线。
如图1所示，边沿信号发生器包括第一可控开关和分压控制电路，第一可控开关的输入端连接一直流电源，输出端接电源线，分压控制电路的控制信号输出端与第一可控开关的控制端连接用于控制第一可控开关的通断(即导通与断开)以生成边沿信号并加载在电源线上输出。边沿信号发生器在不生成边沿信号时，输出电压维持在高电平(也就是直流电源的供电电压)。
本实施例的第一可控开关为P沟道场效应管CJ2301(P1)，其源极作为输入端接直流电源(+18V电源)，漏极作为输出端与电源线连接，栅极作为控制端，与分压控制电路的输出端(即控制信号输出端)连接。
分压控制电路包括：微处理器、第一电阻、第二电阻和第二可控开关，其中：
微处理器用于输出中间控制信号，微处理器最低电位端连接地(即与地线连接)；
本实施例中微处理器为EM78P153S型单片机，其引脚9输出中间控制信号。引脚11为接地引脚，引脚4为供电输入引脚。
EM78P153S型单片机所需供电电压为5V，为避免增设5V的直流电源，直接使用稳压电路，将18V的直流电压降低至5V为单片机供电。
本实施例稳压电路包括分压电阻R8和稳压二极管D1，分压电阻R8的一端连接直流电源(+18V电源)，另一端连接稳压二极管D1的阴极作为电压输出端为单片机供电，稳压二极管(D1)的阳极连接地，稳压二极管D1的阴极还通过电容C1接地。
第二可控开关的输入端通过依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2与直流电源连接(第二电阻R1的一端与电源线连接)，输出端连接地，控制端与微处理器连接以接收微处理器的输出的中间控制信号；
第一电阻R1和第二电阻R2的串联处作为分压控制电路的控制信号输出端以输出控制信号。
第二可控开关为CJ2302型N沟道场效应管N1，其源极作为输入端，漏极作为输出端，栅极作为控制端。
第二可控开关的输入端连接通过依次串联的第一电阻R1和第二电阻R2与直流电源连接，输出端连接地，控制端与微处理器连接以接收微处理器的引脚9输出的中间控制信号；
第一电阻R1和第二电阻R2的串联处作为分压控制电路的控制信号输出端以输出控制信号。
当微处理器的引脚9输出高电平时，第二可控开关导通，场效应管P1源极电压与栅极电压的差大于P沟道场效应管导通阈值电压，场效应管P1导通，电源线上加载的边沿信号为高电平；
当微处理器一个输出引脚为低电平时，所述第二可控开关截止，场效应管P1源极电压与栅极电压的差小于P沟道场效应管导通阈值电压，场效应管P1截止，电源线上加载的边沿信号为低电平。
为提高电源线上加载的边沿信号由高电平切换至低电平的速度，电源线与地之间还串接有下拉电路，下拉电路为第三可控开关。
第三可控开关的输入端连接所述电源线，输出端连接所述地，控制端连接有第二控制电路，第二控制电路与中间控制信号的逻辑电平相反。
第三可控开关输入端与所述电源线之间还连接有限流电阻R6。
本实施例中第三可控开关为CJ2302型N沟道场效应管N2，其源极作为输入端，漏极作为输出端，栅极作为控制端。
为便于实现，第二控制电路和第三控制电路均采用单片机实现，将场效应管N2栅极连接EM78P153S单片机的引脚8。
在EM78P153S单片机的引脚9输出为高电平时，作为第一可控开关场效应管P1导通，此时，EM78P153S单片机的引脚8输出低电平，作为第三可控开关的场效应管N2截止，电源线上加载的边沿信号拉低为高电平。
此时，若使EM78P153S单片机的引脚9输出为低电平时，作为第一可控开关场效应管P1截止，此时，EM78P153S单片机的引脚8输出高电平，作为第三可控开关的场效应管N2导通，电源线通过第三可控开关向地放电，迅速将电源线上加载的边沿信号拉低为低电平。
可见，下拉电路的通断可切换，且在控制信号由使第一可控开关输出的边沿信号为高电平切换为低电平时导通，反之，则断开。
本实施例作为第二可控开关的场效应管N1的栅极与地之间连接下拉电阻R5，作为第三可控开关的场效应管N2的栅极与地之间连接下拉电阻R7。
本实施例中边沿信号发生器以组网控制端兼做参考信号输入端，并以组网控制端接收到的组网控制信号兼做参考信号。本实施例中以单片机的7脚作为边沿信号发生器的组网控制端。
组网控制端还连接有组网控制信号生成模块，用于根据相应的外接信号生成组网控制信号。
为实现组网控制信号生成模块的外接信号与组网控制信号的电压幅值的匹配，该组网控制信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第二预设值。第二预设值为5V。
为便于实现，本实施例的组网控制信号生成模块为一基于限流分压电路实现的电压变换单元(即该组网控制信号生成模块为限流分压电路)。
如图1所示，限流分压电路包括串联连接的第三电阻R3(R3＝13kΩ)、第四电阻R4(R4＝5kΩ)，第四电阻R4的一端接地，以第三电阻R3与第四电阻R4的串接的一端作为组网控制信号生成模块的输出端，与边沿信号发生器的组网控制信号端连接，以第三电阻R3的另一端作为组网控制信号生成模块的输入端以输入相应的外接信号。
当组网控制信号生成模块的外接信号输入端悬空或接地时，单片机7脚输入为低电平，自组网装置工作在主机模式；当组网控制信号生成模块的外接信号输入端接高电平时，单片机7脚输入为高电平，自组网装置工作在主机模式。
当自组网彩灯装置在从机模式下，边沿信号发生器生成的边沿信号与用于生成参考信号的外接信号相同，根据是否单独设置参考信号输入端分为如下两种情况：
(a)当单独设置参考信号输入端时，边沿信号发生器生成的边沿信号与参考信号生成模块连接的外接信号相同；
(b)当不单独设置参考信号输入端时，边沿信号发生器生成的边沿信号与组网控制信号生成模块连接的外接信号相同。
本实施例中的自组网彩灯装置不单独设置参考信号输入端，属于情况(b)即在从机模式下，边沿信号发生器生成的边沿信号与组网控制信号生成模块连接的外接信号相同。
如图2所示，本实施例的LED驱动器包括：
边沿触发运算单元，由电源线边沿信号触发进行运算，并输出运算结果；
充电单元，用于根据电源线输入的边沿信号为边沿触发运算单元提供供电电平，当边沿信号为高电平时充电，当边沿信号为低电平时放电；
初始化单元，用于根据所述的供电电平对边沿触发运算单元进行初始化；
以及LED驱动电路，用于根据边沿触发运算单元输出的运算结果输出相应的驱动信号以驱动对应的LED彩灯组。本实施例LED驱动电路是3个NMOS管，各个NMOS管栅极对应连接在边沿触发运算单元的输出端，各个NMOS管的源极接LED驱动器的地，各个NMOS管的漏极连接在LED驱动器的输出端。
图3为本实施例的边沿触发运算单元，包括3个并联的D触发器和一个3位算术逻辑单元，以各个D触发器的输出端输出运算结果。
本实施例中的D触发器为带低电平复位的时钟上升沿触发D触发器，分别为第一D触发器F1、第二D触发器F2和第三D触发器F3，对应的正向输出端分别为Q1、Q2和Q3，对应的运算结果从低到高依次为Q1、Q2、Q3。各个D触发器的触发端分别与算术逻辑单元相应位的输出端连接，即D1连C1、D2连C2、D3连C3。
各个D触发器的复位端(包括RD1、RD2和RD3)与初始化单元的输出端连接，通过初始化单元对D触发器进行初始置数。
时钟信号输入端(包括CK1、CK2和CK3)与电源线连接，由电源线输入的边沿信号触发进行算术运算。
本实施例中边沿触发运算单元为三位加法器，该边沿触发运算单元的A组输入端由低到高依次为A1、A2和A3，B组输入端由低到高依次为B1、B2和B3，输出端由低到高依次为C1、C2和C3。算术逻辑单元的A组输入端分别与相应位的D触发器的输出端连接(即Q1接A1、Q2接A2、Q3接A3)。B组输入端外接模式控制常量。模式控制常量可以根据用户需求进行置数。
图4为本实施例的充电单元的具体电路，包括二极管D，二极管D的阳极与电源线连接，阴极通过一储能元件C接地(本实施例中充电电容为源漏短接的MOS管等效电容，等效电容的大小为0.2μF)。整个充电单元通过二极管D的阴极为边沿触发运算单元和初始化单元提供供电电平。
图5为初始化单元的电路原理图，包括四个MOS管，分别为p沟道MOS管T1、p沟道MOS管T2、n沟道MOS管T3和n沟道MOS管T4、第一反相器V1、第二反相器V2。具体连接关系如下：
MOS管T1的源极和漏极均连接至充电单元中二极管D1的阴极，栅极与MOS管T3的漏极连接，MOS管T3的栅极与MOS管T1的源极连接，MOS管T3源极接地。MOS管T2的栅极和源极分别与MOS管T1的栅极和源极连接，漏极串联一限流电阻R后(本实施例中限流电阻的大小为500Ω)，与MOS管T4的栅极连接，且MOS管T4的漏极和源极分别与MOS管T3的源极和地连接。
MOS管T4的栅极连接第一反相器V1输入端，第一反相器V1的输出端连接第二反相器V2输入端，第二反相器V2的输出作为初始化单元的输出端，向边沿触发运算单元输出复位信号。
本实施例的电源线边沿信号触发的算术运算装置的工作原理如下：
当该运算装置未上电时，充电单元提供的供电电平为低电平，此时初始化单元和边沿触发运算单元供电不足，整个运算装置不能运算。
当运算装置上电时，且在边沿信号为高电平时，充电单元中的储能元件C被充电。在高电平持续时间足够长的情况下，供电电平由低电平翻转为高电平，初始化单元和边沿触发运算单元被正常供电。
此时，初始化单元中的MOS管T3导通，使MOS管T2导通，因此，充电单元可以通过限流电阻R对用作电容的MOS管T4充电。在对MOS管T4充电过程中，MOS管T4栅极的电压逐渐增大，当充电到达使得第二反相器V2输出的复位信号由低电平翻转至高电平后完成初始化。
第二反相器V2的输出端与边沿触发运算单元中的各个D触发器的复位端连接，当第二反相器V2输出低电平时，各个D触发器复位，即边沿触发运算单元清零。
图6为本实施例中电源线输入的边沿信号、初始化单元以及三位加法器B组输入端的模式控制常量为二进制001时运算结果的时序示意图，其中运算结果采用三个D触发器的正向输出端的输出信号表示。在电源上电后，在T时间三个D触发器复位为逻辑0，即运算结果清零。在边沿信号的上升沿E1处，运算结果为二进制001；在电源线上升沿E2，运算结果为二进制010；在电源线上升沿E3，运算结果为二进制011；在电源线上升沿E4，运算结果为二进制100；在电源线上升沿E5，运算结果为二进制101；在电源线上升沿E6，运算结果为二进制110；在电源线上升沿E7，运算结果为二进制111；在电源线上升沿E8，运算装置溢出，运算结果为二进制000，电源线边沿信号触发的LED驱动器中边沿触发运算单元的运算结果的取值范围为0～(23-1)。
本实施例中，所有LED模组的LED驱动器的边沿触发运算单元以相同方式运算。
本实施例中包括4个LED模组，分别为M1、M2、M3、M4，相互之间以串联方式连接。
一种彩灯系统，包括至少2个上述的自组网彩灯装置，其中，至少有一个自组网彩灯装置的边沿信号发生器的组网控制端接收到的组网控制信号始终使其工作在主机模式，其余自组网彩灯装置依次串联在所述该自组网彩灯装置之后，相邻两个自组网彩灯装置中后一个的组网控制信号根据前一个输出的边沿信号生成得到。
图7为3个自组网彩灯装置模块构成的彩灯系统，相邻两个自组网彩灯装置中后一个的组网控制信号根据前一个输出的边沿信号生成得到，具体连接关系如下：
编号为1的自组网彩灯装置的组网控制信号生成模块的输入端没有连接(即悬空)，相应的组网控制信号生成模块输出的组网控制信号为低电平，此时编号为1的彩灯装置的工作模式在主机模式；编号为1的彩灯装置的边沿信号发生器的输出端(自组网控制信号生成模块)连接编号为2的自组网彩灯装置的组网控制信号生成模块，编号为2的彩灯装置的工作模式为从机模式；编号为2的彩灯装置的边沿信号发生器(自组网控制信号生成模块)连接编号为3的彩灯装置的自组网控制信号生成模块，编号为3的彩灯装置的工作模式为从机模式。编号为1的彩灯装置、编号为2的彩灯装置、编号为3的彩灯装置并联连接在18v的电源。彩灯系统中的彩灯装置也可以由不同的电源供电，不同电源之间由共同的地连接。
本实施例的彩灯系统，通过以前一个自组网彩灯装置输出的边沿信号作为下一个自组网彩灯装置的组网控制信号生成模块的外接信号，使边沿信号发生器生成的边沿信号与上一个自组网彩灯装置生成的边沿信号相同，进而实现了多个彩灯装置的自组网。自组网功能使得在大型装饰场合可以方便地形成大型的彩灯系统；在各个彩灯装置不需要组网时，只需要断开该彩灯装置的组网控制端和前一级彩灯装置的自组网控制信号生成模块的连接即可。
实施例2
作为自组网彩灯装置的另外一种实现方式，如图8所示，本实施例的自组网彩灯装置与实施例1中的自组网彩灯装置相同，所不同的是边沿信号发生器的组网控制端和参考信号输入端分开，其中组网控制端外接的电路与实施例1相同，用于接收参考信号的参考信号输入端连接一个参考信号生成模块，该参考信号生成模块为限流分压电路，具体包括串联连接的电阻R9(阻值为13k欧姆)、电阻R10(阻值为5k欧姆)构成电压变换单元，以电阻R9和电阻R10的串接点连接单片机2脚，电阻R10的另外一端接地，以电阻R9的另外一端作为参考信号生成模块的外接信号输入端以输入外接信号。本实施例中的自组网彩灯装置单独设置参考信号输入端，在从机模式下，边沿信号发生器生成的边沿信号与组网控制信号生成模块连接的外接信号相同。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，包括：
边沿信号发生器，用于生成边沿信号并将所述的边沿信号加载在电源线上输出；
若干LED模组，每个LED模组包括一个LED彩灯组和用于根据电源线边沿信号驱动该LED彩灯组的LED驱动器；
所述边沿信号发生器设有组网控制端，用于接收组网控制信号以控制自组网彩灯装置的工作模式；
自组网彩灯装置具有主机模式和从机模式两个工作模式，在从机模式下，其边沿信号发生器根据输入的参考信号生成边沿信号；在主机模式下，其边沿信号发生器根据预设的基础信号形成边沿信号。
2.如权利要求1中所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的边沿信号发生器设有用于接收参考信号的参考信号输入端。
3.如权利要求2所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的参考信号输入端还连接有一参考信号生成模块，用于根据相应的外接信号生成参考信号。
4.如权利要求3所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的参考信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第一预设值。
5.如权利要求1中所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的边沿信号发生器以组网控制端兼做参考信号输入端，并以组网控制端接收到的组网控制信号兼做参考信号。
6.如权利要求2～5中任意一项权利要求所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的组网控制端还连接有组网控制信号生成模块，用于根据相应的外接信号生成组网控制信号。
7.如权利要求6所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的组网控制信号生成模块包括电压变换单元，用于使相应的外接信号的电压幅值变换为第二预设值。
8.如权利要求7所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，所述的电压变换单元基于限流分压电路实现。
9.如权利要求6所述的基于电源线边沿信号控制的自组网彩灯装置，其特征在于，在从机模式下，边沿信号发生器生成的边沿信号与用于生成参考信号的外接信号相同。
10.一种彩灯系统，其特征在于，包括若干个如权利要求5～9中任意一项权利要求所述的自组网彩灯装置，其中，至少有一个自组网彩灯装置的边沿信号发生器的组网控制端接收到的组网控制信号始终使其工作在主机模式，其余自组网彩灯装置依次串联在所述自组网彩灯装置之后，相邻两个自组网彩灯装置中后一个的组网控制信号根据前一个输出的边沿信号生成得到。
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