采用NXP STARplug系列芯片的LED彩燈控制方案設(shè)計(jì)
- LED是一種性能優(yōu)良的顯示器件,具有壽命長(zhǎng)、節(jié)電、高亮度、多種發(fā)光顏色、響應(yīng)速度快和驅(qū)動(dòng)電壓低等優(yōu)點(diǎn),在節(jié)省能源的同時(shí)還可以通過PWM器件調(diào)節(jié)LED發(fā)光強(qiáng)度,依據(jù)R、G、B三原色混光原理調(diào)出多種顏色,再通過MCU智能控制實(shí)現(xiàn)多種顯示效果?,F(xiàn)正大量應(yīng)用于城市亮化、建筑景觀照明、舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。
主要芯片:PCA9633/34/35:NXP I2總線RGB/RGBA LED閃爍/混光芯片;TEA152x:NXP電源芯片;LPC92x:NXP 900系列MCU;P82B96/PCA9600:NXP I2C總線驅(qū)動(dòng)芯片。
1. 點(diǎn)光源:應(yīng)用LED彩色屏顯示原理,將其像素放大,降低整體造價(jià)成本,每個(gè)模塊為一個(gè)彩色像素點(diǎn)。應(yīng)用環(huán)境:酒吧、KTV、舞臺(tái)、商場(chǎng)、展廳,作為音樂旋律顯示,背景墻裝飾、幕墻廣告等。
2. LED彩虹管:每條燈管由多個(gè)彩色像素點(diǎn)(RGB)組成,每個(gè)單色像素點(diǎn)可產(chǎn)生256個(gè)灰度級(jí)的變化。應(yīng)用環(huán)境:立交橋、河道護(hù)欄、建筑外墻等不同場(chǎng)所的裝飾照明。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):
LED彩燈控制系統(tǒng)主要包含驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊、LED電源三部分。
1. 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
如何實(shí)現(xiàn)讓LED模塊呈現(xiàn)不同的顏色,主要依靠人的視覺間歇惰性原理,利用對(duì)R、G、B三原色的LED的占空比實(shí)現(xiàn)顏色的混合。本設(shè)計(jì)方案的LED顏色顯示主要依靠NXP公司的I2C接口LED閃爍/混光驅(qū)動(dòng)芯片PCA9633(PCA9633-4位PWM輸出,PCA9634-8位PWM輸出,PCA9635-16位PWM輸出)輸出256灰度級(jí)的顏色來實(shí)現(xiàn)彩色顯示??刂破髦恍枰獋魉驮撃K的RGB顏色的灰度值即可實(shí)現(xiàn)顏色顯示。
2. LED彩虹管:每條燈管由多個(gè)彩色像素點(diǎn)(RGB)組成,每個(gè)單色像素點(diǎn)可產(chǎn)生256個(gè)灰度級(jí)的變化。應(yīng)用環(huán)境:立交橋、河道護(hù)欄、建筑外墻等不同場(chǎng)所的裝飾照明。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):
LED彩燈控制系統(tǒng)主要包含驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊、LED電源三部分。
1. 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
如何實(shí)現(xiàn)讓LED模塊呈現(xiàn)不同的顏色,主要依靠人的視覺間歇惰性原理,利用對(duì)R、G、B三原色的LED的占空比實(shí)現(xiàn)顏色的混合。本設(shè)計(jì)方案的LED顏色顯示主要依靠NXP公司的I2C接口LED閃爍/混光驅(qū)動(dòng)芯片PCA9633(PCA9633-4位PWM輸出,PCA9634-8位PWM輸出,PCA9635-16位PWM輸出)輸出256灰度級(jí)的顏色來實(shí)現(xiàn)彩色顯示??刂破髦恍枰獋魉驮撃K的RGB顏色的灰度值即可實(shí)現(xiàn)顏色顯示。
1. 4路LED驅(qū)動(dòng),每路驅(qū)動(dòng)可以通過軟件編程為四種狀態(tài),分別是:開、關(guān)、可編程PWM閃爍控制輸出、可編程每路灰度級(jí)別,同時(shí)支持四路整體亮度調(diào)節(jié)的PWM混光輸出。
2. 調(diào)光控制,PWM輸出頻率97kHz,每路有256個(gè)灰度級(jí)別。
3. 閃爍控制,PWM可編程頻率范圍24Hz~10.73s,占空比可編程范圍0%~99.6%。
4. 可通過190Hz的PWM輸出對(duì)四路PWM輸出整體亮度256級(jí)調(diào)節(jié)。
5. 四位輸出可編程設(shè)置為推拉輸出(在5V時(shí),灌電流25mA,拉電流10mA)。
6. 7個(gè)硬件地址設(shè)定引腳,同一I2C總線最大可接126片。
7. 每片PCA9633有四個(gè)可編程軟件地址:一個(gè)全部響應(yīng)地址和三個(gè)子地址。
8. 內(nèi)置25MHz晶振和上電復(fù)位電路,也可通過I2C總線實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)位。
9. SDA/SCL內(nèi)置噪聲濾波器,支持1MHz的I2C快速模式。
10. 支持熱插入,低待機(jī)電流,支持電壓范圍:2.3~5.5V。
下圖為驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì),其中紅綠藍(lán)3色LED的數(shù)量可以是多個(gè)的,根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求可以選擇并聯(lián)或串聯(lián)的方式,再按照LED的連接方式及電壓/電流等要求選擇適合的開關(guān)管即可,少量的LED也可用PCA9633直接驅(qū)動(dòng),具體參數(shù)見PCA9633資料。驅(qū)動(dòng)模塊通過PCA9633的A6~A0管腳設(shè)定訪問地址,接到控制模塊輸出的I2C總線上就可正常工作,每條I2C總線可接126塊調(diào)光驅(qū)動(dòng)模塊。
- 2. 控制模塊設(shè)計(jì)
控制模塊如下圖所示,主要作用是通過MCU對(duì)I2C總線上所有調(diào)光模塊進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)各種顯示效果,P82B96為I2C總線驅(qū)動(dòng)芯片,用來提高總線驅(qū)動(dòng)能力,傳輸速率在20~50kbps時(shí),傳輸距離可達(dá)1km。MCU可根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)要求進(jìn)行選擇,在控制總線器件調(diào)光的同時(shí)還可以加入其它的操作,例如顯示圖像處理、與PC通信、擴(kuò)展存儲(chǔ)空間等等。
3. 電源部分
電源部分要根據(jù)具體的LED數(shù)量及連接方式等因素確定具體參數(shù),下圖為采用NXP STARplug系列芯片的LED電源方案,該方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,體積小,寬電壓輸入,低成本,低損耗等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
電源部分要根據(jù)具體的LED數(shù)量及連接方式等因素確定具體參數(shù),下圖為采用NXP STARplug系列芯片的LED電源方案,該方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,體積小,寬電壓輸入,低成本,低損耗等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
評(píng)論