16路恒流LED驱动芯片实现护栏灯
led护栏灯是以荧光灯管或led作为光源，以连续的护栏为载体，形成近似线性的护栏灯带。本文主要介绍基于16路恒流led驱动芯片的护栏灯解决方案。该方案主要由以下几部分组成：(1)以stc11f02单片机为主的主控电路，其主要功能是产生spi控制信号;(2)以ln0134为核心的led驱动电路，其主要功能利用它的16通道恒流来带载led;(3)电源输入电压转换电路、供给led电源电路，其主要是完成对电路保护、芯片供电、led灯供电等功能。
主要芯片功能简介
ln0134是南麟电子开发的一款16路恒流led驱动芯片，该芯片内建了16位cmos移位寄存器和输出锁存器，可以将输入的串行数据转化成并行输出格式，从而控制16个输出电流源，在每个输出端可以不受负载影响提供3～45ma的恒定并且一致的电流用以驱动led。通过调整外接电阻的大小可调整输出电流，从而轻松控制 led的发光亮度，也可以通过在使能端(oe)输入pwm信号来调整所有led的平均电流。同时它还支持spi通信协议，使得我们很容易控制通信的数据，因此它成为驱动led的最佳ic之一。
stc11f02单片机内部嵌有2k的flash程序存储空间和256b的sram存储区;该芯片拥有先进的指令集结构，兼容普通的8051指令集，具有硬件乘法和除法指令，而且无需编程器和仿真器，可以远程升级。本方案利用其高速、低成本、精简的i/o口的优势，模拟出spi协议实现对其他ic的通信控制。
护栏灯设计方案
1) 硬件电路设计与原理
该方案的基本原理是：单片机模拟spi协议，通过发送数据到ln0134驱动芯片内，由ln0134内部硬件电路实现数据的串入并出，驱动16×3颗led，然后通过改变数据来控制led灯的变化，实现不同的led灯的组合，如：流水灯、对闪烁、跳变、呼吸等效果。本方案电路是在硬件环境pads下完成的，为了节约成本，所生成的pcb文件也都是单面板。
2) mcu控制信号电路
图1是mcu控制电路图。由主控芯片产生的控制信号有：(1)spi控制信号，包括：oe、sdio、sclk、le四个端口;(2)led电源使能信号，包括：control1、control2两个端口。
mcu控制电路图
3) ln0134应用电路
ln0134应用电路如图所示。led驱动芯片接收单片机发送的spi信号，不同的sdio数据，会得到不同的out0至out15的数据，从而驱动led产生不同的变化效果。ln0134芯片支持多芯片级联，通过数据口sdo端，连接下一个芯片的sdi端口，以此类推。长距离的护栏灯方案设计，只需要将一个个小单元级联起来就能完成。设置r30的阻值可改变输出电流值，从而省去了多路限流的麻烦。
ln0134应用电路图
4) 电源供给电路
电源供给电路如图所示。本电路支持12v至15v的输入电压，经过整流桥可避免正负极的接反。经过ic1可得到5v的供电电压，为单片机和ln0134芯片提供了电源;经过ic2~ic6可完成对led灯组的供电，并由单片机提供的control1和control2口来控制pover1和pover2供电的关和开。
供电电路图
5) 软件设计
软件设计是整个方案的经脉，它直接决定了整个方案的运行质量和效率，同时是体现出方案的功能及可靠性。stc11f02芯片的片内程序是在软件开发环境keil uvision2下进行编写的，该程序的重点在于模拟spi通信协议，理论设计的时序波形如图所示。软件代码由c语言实现，通过示波器观测到单片机模拟出来的spi波形如图5所示。其中tek1为sdi;tek2为clk;tek3为le;tek4为oe，满足设计要求。
spi时序图
spi波形
首先将spi模拟程序模块化，主要是为了方便调用;在整个流程中改变最多的是缓冲器内的数据，数据改变，相应的显示效果就会变化;连续的数据变化产生了不同的点灯，这也就展现了护栏灯多彩耀眼的特色。
本文小结
本护栏灯设计方案是1米长的单元模块，更长的护栏距离需要将这些小单元级联起来，提高控制信号的驱动能力即可。选取16通道的ln0134芯片是为了提高led灯的数量，依照芯片的性能参数，改变电源的供给电路可更好地扩展应用电路，驱动更多led灯。选取stc11f02芯片是为了节约成本，简化主控单元。本方案总体设计遵循了可靠、简单、实用的原则，为更多的护栏效果提供了借鉴和帮助。
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2) mcu控制信号电路
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mcu控制电路图
3) ln0134应用电路
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ln0134应用电路图
4) 电源供给电路
电源供给电路如图所示。本电路支持12v至15v的输入电压，经过整流桥可避免正负极的接反。经过ic1可得到5v的供电电压，为单片机和ln0134芯片提供了电源;经过ic2~ic6可完成对led灯组的供电，并由单片机提供的control1和control2口来控制pover1和pover2供电的关和开。
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spi时序图
spi波形
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