LED燈光系統(tǒng)設計方法

名詞解釋

彩色像點：為了讓LED燈光呈現(xiàn)彩色顯示，需要由至少2個以上的不同顏色LED組成一個像素點。紅綠藍LED搭配根據(jù)亮度和灰度級別的需求可以有多種搭配方式，如：

a) 1個紅色LED+1個綠色LED+1個藍色LED ，3個LED顯示256級灰度彩色。

b) 2個紅色LED+1個綠色LED+1個藍色LED，4個LED組成

RGB：是指紅色、綠色、藍色3種LED。

LPD6803：是“拓彩科技”專門為LED燈光系統(tǒng)設計的驅(qū)動芯片，內(nèi)置SUPER-PWM，可以產(chǎn)生三路恒流驅(qū)動和灰度調(diào)制輸出。

LED燈光的種類

點光源

技術特點：應用LED彩色屏的顯示原理，將其像素放大降低整體造價成本。每個模塊為一個彩色像點（RGB）。

應用環(huán)境：酒吧、KTV、舞臺、商場、展廳。作為音樂韻律顯示，背景墻裝飾等。

LED彩虹管

技術特點：每條燈管由多個彩色像點（RGB）組成，每個像素點可獨立產(chǎn)生256級顏色的變化。應用環(huán)境：立交橋，河道護欄，建筑外墻等不同場所的裝飾照明。

LED地板磚

技術特點：每個模塊由多個彩色像素點（RGB）組成，可以獨立控制每個像素點。應用環(huán)境：酒吧、KTV、舞臺。作為地板或者墻壁的裝飾照明。

LED燈光控制專用芯片介紹

LPD6803是專門用于LED燈光驅(qū)動芯片，控制簡單。

功能描述：
a. 內(nèi)置振蕩器，掃描不需要依靠控制板提供掃描時鐘。
b. 2根控制線，控制和布線簡單。
c. 數(shù)據(jù)時鐘最高可達到25MHz，可以擁有更多的級聯(lián)輸出。

LED燈光控制系統(tǒng)硬件設計思路

LED燈光控制系統(tǒng)主要包含像素點驅(qū)動單元和控制板設計兩部分。

1. 顯示點驅(qū)動單元設計

如何實現(xiàn)讓像素點呈現(xiàn)出不同顏色，主要依靠人的視覺間歇惰性原理，利用對于每個像素點產(chǎn)生不同占空比實現(xiàn)顏色的混合。本設計案例的LED顏色顯示主要依靠LPD6803自動輸出3路256級灰度顏色來實現(xiàn)彩色顯示?？刂破髦恍枰獋魉兔總€像素點的掃描占空比數(shù)據(jù)就可以了。

下圖驅(qū)動單元設計，適合于LED彩色護欄管、LED地磚應用。其中紅綠藍3色LED的個數(shù)可以是多個。單路LED級聯(lián)方式可以采用串聯(lián)或者并聯(lián)方式實現(xiàn)，在設計是你需要考慮電壓/電流的外接驅(qū)動方式。數(shù)據(jù)輸出級聯(lián)到下一個模塊的輸入就實現(xiàn)了一個系統(tǒng)的級聯(lián)。

如下圖驅(qū)動單元設計，適合于LED彩虹管應用。一個模塊的級聯(lián)個數(shù)按照設計需要調(diào)整。

2. 控制板設計

該硬件只是提供給各位一個控制系統(tǒng)設計的參考，基本說明滿足一個普通的LED燈光系統(tǒng)所需要的一些基本條件。根據(jù)實際系統(tǒng)的需要，可以選擇ARM，CPLD等加快顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约癠SB通訊，SD卡存儲方面的要求。

硬件設計目的說明:

U1: 使用通用的MCU51單片機，如果系統(tǒng)拖動像素點級聯(lián)數(shù)不多以及不需要做太復雜的圖象動畫顯示情況下。該MCU甚至于可以選擇2051這樣管腳少、價格低的MCU。

JP1: 為輸出符合LPD6803串行時序的接口，只用DATA、CLOCK、GND即可滿足顯示數(shù)據(jù)傳送要求。

U4：為SPI FLASH，用于存儲節(jié)目數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)需要可以利用片選方式設計多片F(xiàn)LASH存儲。SPI FLASH現(xiàn)在比較高容量可以做到4M bits。

U6: 為通訊接口，用于于系統(tǒng)主機通訊控制節(jié)目播放的內(nèi)容和下傳節(jié)目數(shù)據(jù)。以及用于程序升級。

3. 軟件驅(qū)動設計

以下以驅(qū)動單個像素點來說明數(shù)據(jù)傳送的方式。LPD6803是一個可以自動產(chǎn)生128級別

LED_SendData(BYTE Rdt, BYTE Gdt, BYTE Bdt)

{
......
SCLK = 0;
SDO = 0;
for(i=0;i32;i++) {SCLK=1;SCLK=0} //送起始32bits 0
SDO=1;SCLK=1;SCLK=0; //送起始位'1'
//輸出5位紅色
mask = 0x10;
for(j=0;j5;j++)
{
if(maskRdt) SDO = 1;
else SDO = 0;
SCLK=1;SCLK=0;
mask>>=1;
}
//輸出5位綠色
mask = 0x10;
for(j=0;j5;j++)
{
if(maskBdt) SDO = 1;
else SDO = 0;
SCLK=1;SCLK=0;
mask>>=1;
}
//輸出5位藍色
mask = 0x10;
for(j=0;j5;j++)
{
if(maskBdt) SDO = 1;
else SDO = 0;
SCLK=1;SCLK=0;
mask>>=1;
}
SDO=0;
SCLK=1;SCLK=0; //補1個CLOCK，如果一次送出了n個點的數(shù)據(jù)，則需要補n個Clock.
......
}