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IC datasheet pdf-MBI5030,pdf(16-Channel pwm-Embedded LED Driver)
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【说明书】：
技术领域本发明涉及荧光鱼变色控制技术，更具体涉及一种荧光鱼变色展示方法及实现该方法的LED控制系统及鱼缸。背景技术转基因技术经过多年发展，已广泛适用于多种动物模型，包括斑马鱼、小鼠、猴子、猪等。通过基因敲除和加入技术可以获得需求的特定性状。而观赏鱼一直以来受到人们的喜爱，并受益于转基因技术，可以在短时间内获得特定的性状，而不必通过传统的杂交来缓慢地改变。目前已有专利文献详细论述了利用重组DNA技术，将外源荧光蛋白基因植入鱼体的特定组织，从而得到特定颜色的荧光鱼。例如邰港公司的荧光鱼，专利申请号为.X的“产生新荧光鱼的方法及由该方法所产生的新荧光鱼”，以及美国公司的专利US8232450、US7700825和正在申请的，都介绍了某些单色荧光鱼的生产方法，这些荧光鱼在接近某些特定波长的光线刺激下，会产生非常引人注目的色彩，具有奇特的装饰和观赏效果。但是此类荧光鱼不能改变自身的颜色，只是随着激发光线的波长和强度变化使得颜色的亮度发生改变，而颜色本身没有变化。近年来，随着生物技术的迅猛发展，越来越多的新型荧光蛋白被发现和改进，对于可变色荧光蛋白，在特定的诱导波长改变的刺激下，可以更改自身的颜色，达到很好的展示效果。关于鱼缸的专利，很多设计和改进主要在于用变化的光照效果来对鱼缸进行装饰，并未涉及荧光鱼相关信息。在美国公开号为USA1的“Aquarium with adjustable lighting（具有可调光照的水族箱）”介绍了一种专门用于单色荧光鱼的鱼缸照明系统，能随着外界光强变化改变对于单色荧光鱼的激发光的强度和波长，达到良好的展示效果，但此类荧光鱼鱼缸并未涉及光诱导可变色荧光鱼的展示，控制部分及光照部分都较为简单，无法满足更加成熟的荧光鱼系列的展示。发明内容本发明提供了一种荧光鱼变色展示方法及实现该方法的LED控制系统及基于该LED控制系统的用于观赏荧光鱼的鱼缸。根据本发明的一个方面，提供了一种荧光鱼变色展示方法，选用含有荧光蛋白的荧光鱼，用荧光蛋白的激发光对荧光鱼进行照射或用荧光蛋白的诱导光对荧光鱼进行照射诱导荧光蛋白变色后再用荧光蛋白的激发光对荧光鱼进行照射。用诱导光对荧光鱼进行照射可使荧光鱼的颜色发生改变，用激发光对荧光鱼进行照射可使荧光鱼发出荧光。在一些实施方式中，选用含有PFP型单向不可逆变色荧光蛋白的荧光鱼，荧光鱼变色前的发光颜色为第一色，荧光鱼变色后的发光颜色为第二色，采用第一色激发光照射荧光鱼即可使荧光鱼呈现第一色荧光，再用第二色诱导光照射荧光鱼使荧光鱼体内的荧光蛋白变为第二色，后用第二色激发光对荧光鱼进行照射可使荧光鱼体呈现第二色荧光。虽然PFP型荧光蛋白的变色是不可逆的，但对于生物体而言，新的蛋白会源源不断地产生，当原先的转换过的蛋白被替换过以后，就可以再进行光诱导切换了。其有益效果为：通过诱导光诱导后再用激发光激发可使荧光鱼从第一色变为第二色而产生变色效果。在一些实施方式中，选用含有两种颜色不同的单色荧光蛋白的荧光鱼，所述两种单色荧光蛋白分别为第一色荧光蛋白和第二色荧光蛋白，所述第一色荧光蛋白和第二色荧光蛋白的激发光的波长范围不相交，用第一色荧光蛋白的激发光照射荧光鱼可使荧光鱼呈现第一色，用第二色荧光蛋白的激发光照射荧光鱼可使荧光鱼呈现第二色。其有益效果为：由于荧光鱼含有两种不同颜色的荧光蛋白，只要用相应的激发光进行激发即可使荧光鱼呈现出两种不同的颜色。其颜色切换操作方便、变色周期无限制。在一些实施方式中，选用含有第一色到无色可逆变色特性的RPFE型荧光蛋白A和第二色到无色可逆变色特性的RPFR型荧光蛋白B的荧光鱼，首先照射荧光蛋白A的激发光使荧光鱼呈现第一色荧光，再照射荧光蛋白A的无色诱导光，使荧光蛋白A呈暗色，后照射荧光蛋白B的第二色诱导光，使荧光蛋白B呈第二色，最后照射第二色激发光，使使荧光鱼呈现第二色荧光，所述荧光蛋白A的第一色激发光与荧光蛋白B的第二色诱导光波长范围不相交，所述荧光蛋白B的第二色激发光与荧光蛋白A的第一色诱导光波长范围不相交。其有益效果为：可以实现短时间内多次变色，颜色变换的动态效果好。本发明还提供了一种LED控制系统，包括LED阵列，LED阵列包含可发出激发光的激发光LED阵列和可发出诱导光的诱导光LED阵列；与LED阵列连接的驱动芯片，驱动芯片控制LED阵列的发光次序和强弱；与驱动芯片连接的主控芯片和与主控芯片连接的电源电路，电源电路将外部电压转换为工作电压。驱动芯片可控制LED阵列的发光次序和强弱，电源电路可将220V交流电转化成LED阵列所需的工作电压。其有益效果为：通过LED阵列在不同时段发出不同波长和强弱的光照射观赏荧光鱼，可使观赏荧光鱼在不同的时段能够变化成不同的颜色。控制方式灵活，光照色彩丰富。在一些实施方式中，LED控制系统还包括光照检测模块，光照检测模块检测外部环境光照，输入到所述主控芯片，主控芯片根据光照检测模块输入的光检测信号控制LED阵列的发光。其有益效果为：光照检测模块用来检测环境的光照强度，并将光信号转换成电信号传输给主控芯片。在一些实施方式中，光照检测模块包括光敏电阻、基准电阻和比较器，光敏电阻、基准电阻分别与比较器的输入端连接，比较器将比较结果输出至主控芯片，主控芯片将对比较信号的处理结果输送至驱动芯片以控制LED阵列。其有益效果为：光敏电阻能够检测出环境的光强信号并将其转换成电信号传送给比较器，该电信号经比较器比较后传输给主控芯片，主控芯片对信号进行处理后输送至驱动芯片，驱动芯片根据主控芯片的输送信号控制LED阵列发出强度适宜的光对观赏荧光鱼进行照射。本发明还提供了一种鱼缸，包括顶盖、缸体和底座，缸体位于底座上，顶盖覆盖于缸体上，LED阵列设置在顶盖上，主控芯片和驱动芯片设置在顶盖上，电源电路设置在底座中，缸体上还设有显示器和键盘。其有益效果为：LED阵列位于鱼缸的顶盖，以便能够照射在缸体中的荧光鱼；主控芯片和驱动芯片位于顶盖上防止鱼缸内的水对其造成损坏；光照检测模块设置在顶盖上，以便检测到环境光照情况；显示器和键盘位于缸体外侧，便于操作人员手动操作；电源电路设置在底座中，方便整个控制系统与电源连接。附图说明图1是本发明一实施方式的LED控制系统的原理框图；图2是本发明一实施方式的基于LED控制系统的鱼缸的结构示意图；图3是本发明实施例一的LED控制系统的主控芯片的电路图；图4是本发明实施例一的LED控制系统的主控芯片和驱动芯片的电路连接示意图；图5是本发明实施例一的LED控制系统的电源电路的电路图；图6是本发明实施例一的LED控制系统的显示器与主控芯片的电路连接示意图；图7是本发明实施例一的LED控制系统的键盘与主控芯片的电路连接示意图；图8是本发明实施例一的LED控制系统的键盘的结构示意图。具体实施方式图1示意性地显示了本发明一实施方式的LED控制系统的原理框图。如图1所示，本发明提供一种LED阵列控制系统，包括LED阵列1、主控芯片2，驱动芯片3、电源电路4、光照检测模块5、键盘6和显示器7。主控芯片2和驱动芯片3连接，驱动芯片3和LED阵列1连接，主控芯片2通过驱动芯片3控制LED阵列1的发光次序和强弱。主控芯片2通过电源电路4连接220V的交流电源8。显示器7与主控芯片2连接，键盘6与主控芯片2连接。光照检测模块5与主控芯片2连接。光照检测模块5包括光敏电阻、基准电阻和比较器，光敏电阻、基准电阻分别和比较器连接。光敏电阻能够检测出光信号并将其转换成电信号，该电信号通过比较器与由基准电阻产生的基准电压进行比较得到电压信号，该电压信号传输到主控芯片2中，主控芯片2通过预先输入的程序对电压信号进行处理并将处理结果输送至驱动芯片3，驱动芯片3根据主控芯片2的输送结果控制LED阵列1。在主控芯片2中输入应用程序，主控芯片2根据输入的程序将时钟控制信号传递给驱动芯片3，驱动芯片3具有多个输出端口，LED阵列1中的不同颜色的LED阵列分别连接到驱动芯片3的不同输出端口，驱动芯片3根据主控芯片2传递时钟控制信号控制各个输出端口的通电时间和通电强弱，以控制LED阵列1的发光次序和强弱。主控芯片2通过电源电路4连接220V交流电源8，电源电路4将220V交流电源8转化成主控芯片2工作所需的5V的电压；操作人员可以通过键盘6对LED控制系统进行手动操作，并在显示器7上显示出工作模式。LED控制系统的主控芯片2里的程序包含了三种工作模式，包括手动调节模式、周期调节模式和外界光强调节模式（后文将详细说明）。在实际应用中，如果有新的工作模式的需求，还可以在主控芯片2里输入新的程序从而生成新的工作模式。操作人员通过键盘6选择确认何种工作模式。光照检测模块5将检测的光信号转换成电信号输送至主控芯片2，以便主控芯片2能够根据外界光强来控制LED阵列1。
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