LED燈光系統設計方法

名詞解釋

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

a) 1個(gè)紅色LED+1個(gè)綠色LED+1個(gè)藍色LED ，3個(gè)LED顯示256級灰度彩色。

b) 2個(gè)紅色LED+1個(gè)綠色LED+1個(gè)藍色LED，4個(gè)LED組成

RGB：是指紅色、綠色、藍色3種LED。

LPD6803：是“拓彩科技”專(zhuān)門(mén)為L(cháng)ED燈光系統設計的驅動(dòng)芯片，內置SUPER-PWM，可以產(chǎn)生三路恒流驅動(dòng)和灰度調制輸出。

LED燈光的種類(lèi)

點(diǎn)光源

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

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

LED彩虹管

技術(shù)特點(diǎn)：每條燈管由多個(gè)彩色像點(diǎn)（RGB）組成，每個(gè)像素點(diǎn)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(chǎng)所的裝飾照明。

LED地板磚

技術(shù)特點(diǎn)：每個(gè)模塊由多個(gè)彩色像素點(diǎn)（RGB）組成，可以獨立控制每個(gè)像素點(diǎn)。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(zhuān)用芯片介紹

LPD6803是專(zhuān)門(mén)用于LED燈光驅動(dòng)芯片，控制簡(jiǎn)單。

功能描述：
a. 內置振蕩器，掃描不需要依靠控制板提供掃描時(shí)鐘。
b. 2根控制線(xiàn)，控制和布線(xiàn)簡(jiǎn)單。
c. 數據時(shí)鐘最高可達到25MHz，可以擁有更多的級聯(lián)輸出。

LED燈光控制系統硬件設計思路

LED燈光控制系統主要包含像素點(diǎn)驅動(dòng)單元和控制板設計兩部分。

1. 顯示點(diǎn)驅動(dòng)單元設計

如何實(shí)現讓像素點(diǎn)呈現出不同顏色，主要依靠人的視覺(jué)間歇惰性原理，利用對于每個(gè)像素點(diǎn)產(chǎn)生不同占空比實(shí)現顏色的混合。本設計案例的LED顏色顯示主要依靠LPD6803自動(dòng)輸出3路256級灰度顏色來(lái)實(shí)現彩色顯示?？刂破髦恍枰獋魉兔總€(gè)像素點(diǎn)的掃描占空比數據就可以了。

下圖驅動(dòng)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(gè)數可以是多個(gè)。單路LED級聯(lián)方式可以采用串聯(lián)或者并聯(lián)方式實(shí)現，在設計是你需要考慮電壓/電流的外接驅動(dòng)方式。數據輸出級聯(lián)到下一個(gè)模塊的輸入就實(shí)現了一個(gè)系統的級聯(lián)。

如下圖驅動(dòng)單元設計，適合于LED彩虹管應用。一個(gè)模塊的級聯(lián)個(gè)數按照設計需要調整。

2. 控制板設計

該硬件只是提供給各位一個(gè)控制系統設計的參考，基本說(shuō)明滿(mǎn)足一個(gè)普通的LED燈光系統所需要的一些基本條件。根據實(shí)際系統的需要，可以選擇ARM，CPLD等加快顯示數據傳輸的速度以及USB通訊，SD卡存儲方面的要求。

硬件設計目的說(shuō)明:

U1: 使用通用的MCU51單片機，如果系統拖動(dòng)像素點(diǎn)級聯(lián)數不多以及不需要做太復雜的圖象動(dòng)畫(huà)顯示情況下。該MCU甚至于可以選擇2051這樣管腳少、價(jià)格低的MCU。

JP1: 為輸出符合LPD6803串行時(shí)序的接口，只用DATA、CLOCK、GND即可滿(mǎn)足顯示數據傳送要求。

U4：為SPI FLASH，用于存儲節目數據。根據系統需要可以利用片選方式設計多片FLASH存儲。SPI FLASH現在比較高容量可以做到4M bits。

U6: 為通訊接口，用于于系統主機通訊控制節目播放的內容和下傳節目數據。以及用于程序升級。

3. 軟件驅動(dòng)設計

以下以驅動(dòng)單個(gè)像素點(diǎn)來(lái)說(shuō)明數據傳送的方式。LPD6803是一個(gè)可以自動(dòng)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(gè)CLOCK，如果一次送出了n個(gè)點(diǎn)的數據，則需要補n個(gè)Clock.
......
}