P9816驅動(dòng)的護欄管顯示與控制系統設計

摘要：設計了護欄管顯示與控制系統，給出了它們的硬件電路圖。結合驅動(dòng)芯片P9816的通信協(xié)議，編寫(xiě)了相應程序來(lái)控制護欄管的顯示。系統采用控制器讀取SD卡中的數據并進(jìn)行處理，將處理后的數據送入護欄管，護欄管即可顯示豐富多彩的內容。
關(guān)鍵詞：護欄管；P9816；通信協(xié)議；SD卡

引言
護欄管廣泛應用于樓體墻面、公園、娛樂(lè )場(chǎng)所等地方。護欄管串聯(lián)而成的霓虹燈以及建筑物周?chē)米o欄管做成的裝飾燈給城市的夜晚增添了無(wú)限魅力，其組成的LED彩色顯示屏可以用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等各種信息，透視度強，能見(jiàn)度高，是一種比較理想的實(shí)用顯示屏幕。護欄管組成的電子產(chǎn)品一直受到人們的喜愛(ài)，故障率低、易維護、容易升級更新、開(kāi)發(fā)成本相對較低。本文設計的護欄管顯示控制系統，簡(jiǎn)單易操作，有很強的靈活性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
目前市場(chǎng)上有多種LED護欄管以及護欄管驅動(dòng)芯片，本系統選用P9816芯片來(lái)驅動(dòng)護欄管。比較常見(jiàn)的護欄管有6、8、12、16、32段等，每一段又稱(chēng)為一個(gè)像素點(diǎn)，段數越多，顯示的效果越好。該系統選用6段的護欄管，其中的發(fā)光二極管是由控制器STC89C52、P9816和部分外圍電路控制。

1 護欄管硬件電路設計
6段護欄管即一根護欄管上有6段，每段各有6個(gè)紅色發(fā)光二極管、6個(gè)綠色發(fā)光二極管、6個(gè)藍色發(fā)光二極管，每種顏色的二極管又可以實(shí)現256個(gè)灰度級變化，3種顏色不同灰度級的不同組合可以使每一段顯示出不同的色彩。因此，護欄管可以達到非常好的混色效果。根據用戶(hù)的需要，把護欄管排列成不同的形狀，串聯(lián)起來(lái)放在建筑物的四周或者道路兩側；也可以把若干護欄管組合成屏幕，顯示各種信息。護欄管級聯(lián)結構框圖如圖1所示。

系統包括控制器部分以及護欄管顯示部分。每一根護欄管上有一個(gè)P9816驅動(dòng)芯片，采用24 V直流穩壓電源(電源1)對護欄管上的發(fā)光二極管供電，通過(guò)電源電路把24 V電壓轉變成5 V(電源2)對單片機STC89C52和P9816驅動(dòng)芯片供電。把效果文件放入被格式化過(guò)的SD卡中，利用控制器讀取SD卡中的內容并將數據送入護欄管顯示。本系統選用了高集成度的芯片，如單片機STC89C52、74HC245、P9816驅動(dòng)芯片，硬件電路比較簡(jiǎn)潔，便于設計和制作，方便實(shí)驗。
1．1 LED護欄管顯示設計
護欄管顯示部分包括P9816驅動(dòng)電路、LED護欄管發(fā)光電路以及電源電路3部分。
1．1．1 P9816驅動(dòng)電路設計
P9816作為護欄管的驅動(dòng)芯片有以下優(yōu)點(diǎn)：
①它是一款全彩點(diǎn)光源LED驅動(dòng)芯片，采用CMOS工藝，提供9路恒流驅動(dòng)及256級灰度調制輸出；使用1／2分頻技術(shù)，使1片IC能控制6個(gè)像素點(diǎn)，用于驅動(dòng)顯示燈光變幻、彩色動(dòng)漫圖案。
②根據不同控制器和客戶(hù)不同形式要求，進(jìn)行脫機或聯(lián)機運行，可視效果分明，級聯(lián)方式簡(jiǎn)單，數據傳輸穩定，抗干擾能力強。
③最大串行輸入數據時(shí)鐘頻率為10 MHz，數據信號鎖相再生，1 MHz數據傳輸速度下級聯(lián)點(diǎn)光源可達1 024個(gè)。
由此可見(jiàn)P9816是一種比較理想的LED護欄管驅動(dòng)芯片。本文考慮到設計的復雜性和現有的軟硬件沒(méi)備，決定使用單一控制器對LED護欄管進(jìn)行控制，在以后產(chǎn)品更新過(guò)程中可以逐步使用多個(gè)控制器，這樣就使整個(gè)系統相對較容易控制。給驅動(dòng)芯片供電即可正常工作，P9816驅動(dòng)電路如圖2所示。

P9816輸出 3組信號，可以控制3段發(fā)光二極管，而一根護欄管有6段。需要設計一個(gè)電路，當分頻信號SEL為高電平“1”時(shí)，掃描1、3、5段，此時(shí)1、3、5段發(fā)光二極管亮；SEL為低電平“0”時(shí)，掃描2、4、6段，此時(shí)2、4、6段發(fā)光二極管亮，實(shí)現對6段護欄管的分時(shí)控制。

分時(shí)控制電路如圖3所示。其中VCC為高電平。工作原理如下：當SEL為高電平時(shí)，Q1導通，Q4的基極為低電平，從而使Q4導通；同時(shí)，Q2導通，Q3截止，Q5的基極為高阻態(tài)，從而Q5截止。利用Q4、Q5的開(kāi)關(guān)特性通過(guò)DA、DB的高低電平不同來(lái)實(shí)現分時(shí)控制。