基于I2C接口驱动芯片PCA9633实现LED显示控制系统的设计
led是一种性能优良的显示器件，具有寿命长、节电、高亮度、多种发光颜色、响应速度快和驱动电压低等优点，在节省能源的同时还可以通过pwm器件调节led发光强度，依据r、g、b三原色混光原理调出多种颜色，再通过mcu智能控制实现多种显示效果。现正大量应用于城市亮化、建筑景观照明、舞台灯光设计等领域。
主要芯片：pca9633/34/35：nxp i2总线rgb/rgba led闪烁/混光芯片；tea152x：nxp电源芯片；lpc92x：nxp 900系列mcu；p82b96/pca9600：nxp i2c总线驱动芯片。
1. 点光源：应用led彩色屏显示原理，将其像素放大，降低整体造价成本，每个模块为一个彩色像素点。应用环境：酒吧、ktv、舞台、商场、展厅，作为音乐旋律显示，背景墙装饰、幕墙广告等。
2. led彩虹管：每条灯管由多个彩色像素点（rgb）组成，每个单色像素点可产生256个灰度级的变化。应用环境：立交桥、河道护栏、建筑外墙等不同场所的装饰照明。
系统硬件设计：
led彩灯控制系统主要包含驱动模块、控制模块、led电源三部分。
1. 驱动模块设计
如何实现让led模块呈现不同的颜色，主要依靠人的视觉间歇惰性原理，利用对r、g、b三原色的led的占空比实现颜色的混合。本设计方案的led颜色显示主要依靠nxp公司的i2c接口led闪烁/混光驱动芯片pca9633（pca9633－4位pwm输出，pca9634－8位pwm输出，pca9635－16位pwm输出）输出256灰度级的颜色来实现彩色显示。控制器只需要传送该模块的rgb颜色的灰度值即可实现颜色显示。
1. 4路led驱动，每路驱动可以通过软件编程为四种状态，分别是：开、关、可编程pwm闪烁控制输出、可编程每路灰度级别，同时支持四路整体亮度调节的pwm混光输出。
2. 调光控制，pwm输出频率97khz，每路有256个灰度级别。
3. 闪烁控制，pwm可编程频率范围24hz~10.73s，占空比可编程范围0%~99.6%。
4. 可通过190hz的pwm输出对四路pwm输出整体亮度256级调节。
5. 四位输出可编程设置为推拉输出（在5v时，灌电流25ma，拉电流10ma）。
6. 7个硬件地址设定引脚，同一i2c总线最大可接126片。
7. 每片pca9633有四个可编程软件地址：一个全部响应地址和三个子地址。
8. 内置25mhz晶振和上电复位电路，也可通过i2c总线实现软件复位。
9. sda/scl内置噪声滤波器，支持1mhz的i2c快速模式。
10. 支持热插入，低待机电流，支持电压范围：2.3~5.5v。
下图为驱动单元的设计，其中红绿蓝3色led的数量可以是多个的，根据自己的设计要求可以选择并联或串联的方式，再按照led的连接方式及电压/电流等要求选择适合的开关管即可，少量的led也可用pca9633直接驱动，具体参数见pca9633资料。驱动模块通过pca9633的a6~a0管脚设定访问地址，接到控制模块输出的i2c总线上就可正常工作，每条i2c总线可接126块调光驱动模块。
2. 控制模块设计
控制模块如下图所示，主要作用是通过mcu对i2c总线上所有调光模块进行控制，以实现各种显示效果，p82b96为i2c总线驱动芯片，用来提高总线驱动能力，传输速率在20~50kbps时，传输距离可达1km。mcu可根据实际的系统要求进行选择，在控制总线器件调光的同时还可以加入其它的操作，例如显示图像处理、与pc通信、扩展存储空间等等。
3. 电源部分
电源部分要根据具体的led数量及连接方式等因素确定具体参数，下图为采用nxp starplug系列芯片的led电源方案，该方案设计简单，体积小，宽电压输入，低成本，低损耗等优点，被广泛应用于led领域。
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2. led彩虹管：每条灯管由多个彩色像素点（rgb）组成，每个单色像素点可产生256个灰度级的变化。应用环境：立交桥、河道护栏、建筑外墙等不同场所的装饰照明。
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1. 驱动模块设计
如何实现让led模块呈现不同的颜色，主要依靠人的视觉间歇惰性原理，利用对r、g、b三原色的led的占空比实现颜色的混合。本设计方案的led颜色显示主要依靠nxp公司的i2c接口led闪烁/混光驱动芯片pca9633（pca9633－4位pwm输出，pca9634－8位pwm输出，pca9635－16位pwm输出）输出256灰度级的颜色来实现彩色显示。控制器只需要传送该模块的rgb颜色的灰度值即可实现颜色显示。
1. 4路led驱动，每路驱动可以通过软件编程为四种状态，分别是：开、关、可编程pwm闪烁控制输出、可编程每路灰度级别，同时支持四路整体亮度调节的pwm混光输出。
2. 调光控制，pwm输出频率97khz，每路有256个灰度级别。
3. 闪烁控制，pwm可编程频率范围24hz~10.73s，占空比可编程范围0%~99.6%。
4. 可通过190hz的pwm输出对四路pwm输出整体亮度256级调节。
5. 四位输出可编程设置为推拉输出（在5v时，灌电流25ma，拉电流10ma）。
6. 7个硬件地址设定引脚，同一i2c总线最大可接126片。
7. 每片pca9633有四个可编程软件地址：一个全部响应地址和三个子地址。
8. 内置25mhz晶振和上电复位电路，也可通过i2c总线实现软件复位。
9. sda/scl内置噪声滤波器，支持1mhz的i2c快速模式。
10. 支持热插入，低待机电流，支持电压范围：2.3~5.5v。
下图为驱动单元的设计，其中红绿蓝3色led的数量可以是多个的，根据自己的设计要求可以选择并联或串联的方式，再按照led的连接方式及电压/电流等要求选择适合的开关管即可，少量的led也可用pca9633直接驱动，具体参数见pca9633资料。驱动模块通过pca9633的a6~a0管脚设定访问地址，接到控制模块输出的i2c总线上就可正常工作，每条i2c总线可接126块调光驱动模块。
2. 控制模块设计
控制模块如下图所示，主要作用是通过mcu对i2c总线上所有调光模块进行控制，以实现各种显示效果，p82b96为i2c总线驱动芯片，用来提高总线驱动能力，传输速率在20~50kbps时，传输距离可达1km。mcu可根据实际的系统要求进行选择，在控制总线器件调光的同时还可以加入其它的操作，例如显示图像处理、与pc通信、扩展存储空间等等。
3. 电源部分
电源部分要根据具体的led数量及连接方式等因素确定具体参数，下图为采用nxp starplug系列芯片的led电源方案，该方案设计简单，体积小，宽电压输入，低成本，低损耗等优点，被广泛应用于led领域。
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