基于NXP STARplug系列芯片的LED彩燈控制方案

主要芯片：PCA9633/34/35：NXP I2總線RGB/RGBA LED閃爍/混光芯片；TEA152x：NXP電源芯片；LPC92x：NXP 900系列MCU；P82B96/PCA9600：NXP I2C總線驅動芯片。

1. 點光源：應用LED彩色屏顯示原理，將其像素放大，降低整體造價成本，每個模塊為一個彩色像素點。應用環境：酒吧、KTV、舞臺、商場、展廳，作為音樂旋律顯示，背景墻裝飾、幕墻廣告等。

2. LED彩虹管：每條燈管由多個彩色像素點(RGB)組成，每個單色像素點可產生256個灰度級的變化。應用環境：立交橋、河道護欄、建筑外墻等不同場所的裝飾照明。

系統硬件設計：

LED彩燈控制系統主要包含驅動模塊、控制模塊、LED電源三部分。

1. 驅動模塊設計

如何實現讓LED模塊呈現不同的顏色，主要依靠人的視覺間歇惰性原理，利用對R、G、B三原色的LED的占空比實現顏色的混合。本設計方案的LED顏色顯示主要依靠NXP公司的I2C接口LED閃爍/混光驅動芯片PCA9633(PCA9633－4位PWM輸出，PCA9634－8位PWM輸出，PCA9635－16位PWM輸出)輸出256灰度級的顏色來實現彩色顯示。控制器只需要傳送該模塊的RGB顏色的灰度值即可實現顏色顯示。

1. 4路LED驅動，每路驅動可以通過軟件編程為四種狀態，分別是：開、關、可編程PWM閃爍控制輸出、可編程每路灰度級別，同時支持四路整體亮度調節的PWM混光輸出。

2. 調光控制，PWM輸出頻率97kHz，每路有256個灰度級別。

3. 閃爍控制，PWM可編程頻率范圍24Hz~10.73s，占空比可編程范圍0%~99.6%。

4. 可通過190Hz的PWM輸出對四路PWM輸出整體亮度256級調節。

5. 四位輸出可編程設置為推拉輸出(在5V時，灌電流25mA，拉電流10mA)。

6. 7個硬件地址設定引腳，同一I2C總線最大可接126片。

7. 每片PCA9633有四個可編程軟件地址：一個全部響應地址和三個子地址。

8. 內置25MHz晶振和上電復位電路，也可通過I2C總線實現軟件復位。

9. SDA/SCL內置噪聲濾波器，支持1MHz的I2C快速模式。

10. 支持熱插入，低待機電流，支持電壓范圍：2.3~5.5V。

下圖為驅動單元的設計，其中紅綠藍3色LED的數量可以是多個的，根據自己的設計要求可以選擇并聯或串聯的方式，再按照LED的連接方式及電壓/電流等要求選擇適合的開關管即可，少量的LED也可用PCA9633直接驅動，具體參數見PCA9633資料。驅動模塊通過PCA9633的A6~A0管腳設定訪問地址，接到控制模塊輸出的I2C總線上就可正常工作，每條I2C總線可接126塊調光驅動模塊。

• 2. 控制模塊設計
  
  控制模塊如下圖所示，主要作用是通過MCU對I2C總線上所有調光模塊進行控制，以實現各種顯示效果，P82B96為I2C總線驅動芯片，用來提高總線驅動能力，傳輸速率在20~50kbps時，傳輸距離可達1km。MCU可根據實際的系統要求進行選擇，在控制總線器件調光的同時還可以加入其它的操作，例如顯示圖像處理、與PC通信、擴展存儲空間等等。