LED護(hù)欄燈設(shè)計(jì)方案介紹

LED護(hù)欄燈是以熒光燈管或LED作為光源，以連續(xù)的護(hù)欄為載體，形成近似線性的護(hù)欄燈帶。本文主要介紹基于16路恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片的護(hù)欄燈解決方案。該方案主要由以下幾部分組成：(1)以STC11F02單片機(jī)為主的主控電路，其主要功能是產(chǎn)生SPI控制信號(hào);(2)以LN0134為核心的LED驅(qū)動(dòng)電路，其主要功能利用它的16通道恒流來(lái)帶載LED;(3)電源輸入電壓轉(zhuǎn)換電路、供給LED電源電路，其主要是完成對(duì)電路保護(hù)、芯片供電、LED燈供電等功能。

　　主要芯片功能簡(jiǎn)介

　　LN0134是南麟電子開(kāi)發(fā)的一款16路恒流LED驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片內(nèi)建了16位CMOS移位寄存器和輸出鎖存器，可以將輸入的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成并行輸出格式，從而控制16個(gè)輸出電流源，在每個(gè)輸出端可以不受負(fù)載影響提供3～45mA的恒定并且一致的電流用以驅(qū)動(dòng)LED。通過(guò)調(diào)整外接電阻的大小可調(diào)整輸出電流，從而輕松控制 LED的發(fā)光亮度，也可以通過(guò)在使能端(OE)輸入PWM信號(hào)來(lái)調(diào)整所有LED的平均電流。同時(shí)它還支持SPI通信協(xié)議，使得我們很容易控制通信的數(shù)據(jù)，因此它成為驅(qū)動(dòng)LED的最佳IC之一。

　　STC11F02單片機(jī)內(nèi)部嵌有2K的FLASH程序存儲(chǔ)空間和256B的SRAM存儲(chǔ)區(qū);該芯片擁有先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通的8051指令集，具有硬件乘法和除法指令，而且無(wú)需編程器和仿真器，可以遠(yuǎn)程升級(jí)。本方案利用其高速、低成本、精簡(jiǎn)的I/O口的優(yōu)勢(shì)，模擬出SPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)其他IC的通信控制。

　　護(hù)欄燈設(shè)計(jì)方案

　　1) 硬件電路設(shè)計(jì)與原理

　　該方案的基本原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)模擬SPI協(xié)議，通過(guò)發(fā)送數(shù)據(jù)到LN0134驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)，由LN0134內(nèi)部硬件電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串入并出，驅(qū)動(dòng)16×3顆LED，然后通過(guò)改變數(shù)據(jù)來(lái)控制LED燈的變化，實(shí)現(xiàn)不同的LED燈的組合，如：流水燈、對(duì)閃爍、跳變、呼吸等效果。本方案電路是在硬件環(huán)境PADS下完成的，為了節(jié)約成本，所生成的PCB文件也都是單面板。

　　2) MCU控制信號(hào)電路

　　圖1是MCU控制電路圖。由主控芯片產(chǎn)生的控制信號(hào)有：(1)SPI控制信號(hào)，包括：OE、SDIO、SCLK、LE四個(gè)端口;(2)LED電源使能信號(hào)，包括：CONTROL1、CONTROL2兩個(gè)端口。

　　MCU控制電路圖

　　3) LN0134應(yīng)用電路

　　LN0134應(yīng)用電路如圖所示。LED驅(qū)動(dòng)芯片接收單片機(jī)發(fā)送的SPI信號(hào)，不同的SDIO數(shù)據(jù)，會(huì)得到不同的OUT0至OUT15的數(shù)據(jù)，從而驅(qū)動(dòng)LED產(chǎn)生不同的變化效果。LN0134芯片支持多芯片級(jí)聯(lián)，通過(guò)數(shù)據(jù)口SDO端，連接下一個(gè)芯片的SDI端口，以此類推。長(zhǎng)距離的護(hù)欄燈方案設(shè)計(jì)，只需要將一個(gè)個(gè)小單元級(jí)聯(lián)起來(lái)就能完成。設(shè)置R30的阻值可改變輸出電流值，從而省去了多路限流的麻煩。

　　LN0134應(yīng)用電路圖

　　4) 電源供給電路

　　電源供給電路如圖所示。本電路支持12V至15V的輸入電壓，經(jīng)過(guò)整流橋可避免正負(fù)極的接反。經(jīng)過(guò)IC1可得到5V的供電電壓，為單片機(jī)和LN0134芯片提供了電源;經(jīng)過(guò)IC2~IC6可完成對(duì)LED燈組的供電，并由單片機(jī)提供的CONTROL1和CONTROL2口來(lái)控制POVER1和POVER2供電的關(guān)和開(kāi)。

　　供電電路圖