基于單片機的RGB LED背光源的設計方案

摘 要：為設計背光源提出了一種解決方案。根據三原色原理，利用單片機作為控制元件、結合NCP 5623三原色控制芯片，設計了一種RGB LED背光源。對于NCP 5623的控制所用的I2 C總線(xiàn)的實(shí)現上，采取利用單片機任意2個(gè)通用I/O管腳和NCP兩5623的I2 C引腳連接，作為I2 C總線(xiàn)，通信協(xié)議實(shí)現上采用軟件模擬的方式，且單片機作為控制單元，只需實(shí)現最小系統的功能。這種方式簡(jiǎn)化了設計，節約了I2 C總線(xiàn)主控制器器件，降低了成本。在軟件設計上，在此給出了軟件模擬I2 C協(xié)議方式下的NCP 5623每一個(gè)功能的實(shí)現程序模板，給出了NCP 5623應用的一種通用方法，組合使用可實(shí)現三原色及亮度可調的基本功能。對教學(xué)和實(shí)踐都有深刻意義。

0 引 言

液晶顯示器（LCD）是光調制器件，自身并不發(fā)光，所以為了可以清楚地看到透射式液晶顯示器的顯示內容，需要給液晶屏匹配一個(gè)背光源。目前的背光模組一般使用冷陰極管（CCFL）為光源，包含了紅、綠、藍等各色光的頻率。CCFL因輝度高、成本低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的運用在平板顯示器上。隨著(zhù)發(fā)光二極管（LED）亮度的改善，LED背光模組顯示出CCFL無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如色彩還原性好、壽命長(cháng)、不含汞、有利于環(huán)境保護，這些使其成為L(cháng)CD背光模組中的研究熱點(diǎn)。LED背光模組的設計主要包括光學(xué)結構設計，驅動(dòng)電路設計以及程序設計，顯示性能主要表現在亮度、色度、均勻性等方面。本文將從驅動(dòng)電路和軟件設計的角度進(jìn)行闡述，講述了設計所采用的元器件、硬件原理及其軟件編程，詳細地探討了RGB LED背光源的設計方案。

1 硬件設計

本設計采用單片機作為L(cháng)ED的控制核心器件，選用NCP 5623實(shí)現LED背光源的靜態(tài)顯示。單片機主要實(shí)現的功能是通過(guò)I2C協(xié)議控制NCP 5623芯片，NCP 5623根據單片機發(fā)送的命令調節3種顏色的LED的亮度從而達到背光的效果。NCP 5623是安森美半導體日前推出的高能效3路輸出LED驅動(dòng)器，帶有I2C接口，并且內置漸進(jìn)調光功能，3路LED可獨立控制，總LED電流9可達0mA,并且是一種無(wú)鉛器件。

該器件特別適用于驅動(dòng)手機和MP3播放器等便攜產(chǎn)品中的3色RGB（紅、綠、藍）LED裝飾光和增強型LCD背光。硬件結構圖如圖1所示。

圖1 三原色LED驅動(dòng)硬件結構圖

2 軟件設計

NCP 5623是接受單片機的命令而產(chǎn)生動(dòng)作，單片機給NCP 5623芯片發(fā)送指令是通過(guò)I2C總線(xiàn)，兩者之間通過(guò)I2C協(xié)議進(jìn)行通信。I2C總線(xiàn)的實(shí)現可以有多種方法，而對于本文的情況，速率不是問(wèn)題的重點(diǎn)，所以采取一般的單片機用某兩個(gè)普通I/O 口模擬I2C 總線(xiàn)。對于單片機模擬I2C總線(xiàn)已經(jīng)非常成熟，只要根據以往的程序根據自己的需要略加修改即可。對于背光光源來(lái)說(shuō)，主要調整三原色之間的亮度比例和根據自己的需要進(jìn)行總體亮度調節，這些都可以通過(guò)NCP 5623所提供的命令實(shí)現，所以只要掌握了這些指令傳輸的程序實(shí)現，可以自己根據需要組合實(shí)現自己想要的功能，下面就給出NCP 5623各個(gè)命令的子程序實(shí)現。

NCP 5623能實(shí)現的功能如表1。

表1 NCP 5623編程序列圖

該表的＄70代表NCP 5623的I2C器件寫(xiě)地址。

對于NCP 5623來(lái)講沒(méi)有讀操作。該器件的命令為1個(gè)字節，它可以被認為是I2C傳輸的內容部分。該字節最高3位用來(lái)表征命令，后面5位用來(lái)表征命令的參數，比如001表示對3個(gè)LED亮度同時(shí)進(jìn)行控制，而后面5位則表示亮度。下面是每個(gè)命令的子程序實(shí)現，I2C_Start（）是啟動(dòng)I2C總線(xiàn)讀寫(xiě)函數，I2C_Stop（）是停止I2C傳輸函數，writeByte（）是傳輸數據函數。每個(gè)命令的實(shí)現開(kāi)頭都應該有I2C_Start（）啟動(dòng)傳輸，最后應該有I2C_Stop（）停止I2C總線(xiàn)活動(dòng)。

燈滅命令實(shí)現：

bit tempbit;

tempbit=0;

I2 C_Start（）；

writeByte（0x70）；

tempbit=checkAck（）；

writeByte（0x00）；

tempbit=checkAck（）；

I2 C_Stop（）；

為了節約篇幅，下面的程序省略I2C_Start（）；I2C_Stop（）和每個(gè)writeByte（）函數后面的tempbit =checkAck（）。

同時(shí)控制3個(gè)燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x20-0x3f

控制紅燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x40-0x5f

I2 C_Stop（）；

控制綠燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x60-0x7f

控制黃燈的亮度命令模板：

bit tempbit;

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x80-0x9f