LED控制技术综述【文献综述】

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毕业论文文献综述通信工程LED控制技术综述摘要：本文主要介绍了LED及LED控制技术基本情况，阐述了LED控制器的工作原理，重点介绍了三种LED控制器的实现技术，最后对于LED控制技术的现状以及发展前景进行了说明。关键词：LED控制技术；数字电路；单片机；FPGA一、引言霓虹灯作为一种五彩缤纷的城市照明光源，由于外形变化多端、加工灵活、色彩丰富等特点，在日常生活的各个领域发挥了其特有的作用。在提倡节能环保的现在，LED在这个方面就扮演着重要的角色。LED这颗小小的电子零件如何发挥他的特性，就需要运用合适的驱动方式及控制局技术来使LED为我们日常生产中的最好帮手之一。目前有3种类型的霓虹灯控制器，分别是：低压型LED产品大功率控制器；高压型LED产品控制器；低压型LED产品串行控制器。通过阅读大量文献，对目前的LED控制技术以及其实现方式进行阐述。二、LED控制技术工作原理参阅文献[1]、[2]、[3]，了解LED控制技术的工作原理。LED控制器内置高性能单片机，控制器通过内部控制程序向LED驱动芯片发送控制信号和数据，LED驱动芯片根据控制信号和数据的要求，产生相应的动作，从而对每一路LED实现单独的控制。若微控制器连续地向一串LED驱动芯片发送控制信号和数据，则可使各LED受到连续的协调控制。可将预想的变化效果转化成LED控制器可处理的数据格式及适当的控制指令，再连续地发送给各个LED驱动芯片，则可使整体灯饰表现出想要的效果。此处，和控制器紧密配合，操作简便，功能强大的软件系统成为必要。在时钟信号的控制下，串行数据在驱动芯片内部移位寄存，当数据发送接收完毕，控制器向驱动芯片发送锁存信号，使LED驱动芯片锁存已存储的数据，在锁存的同时会根据所存储的数据驱动LED发光。大家都了解LED只有亮与不亮两种状态。由于LED得相应时间很快，如红色15ns，黄色90ns，绿色200ns，因此是要使用可程式控制IC、专用IC、定电流源或电压源等等的方式控制。有稳定的电源，LED的寿命及特点才能发挥出来。三、LED控制技术工作的实现概述iv-- 目前的LED控制技术的实现方案大概有：数字电路实现（计数器等）；单片机实现；FPGA实现等，以下对几种实现方式进行介绍：1数字电路控制实现参阅文献[2]、[8]、[9]，了解LED控制技术的工作原理。使用逻辑器件实现LED控制器，首先要确定LED控制器所控制的图形，用1和0表示LED的亮灭，然后设计逻辑电路从而完成设计。使用数字电路实现LED要通过以下5个方法实现：时钟信号产生（555定时器）：555定时电路界限简单，其产生的时钟对于低速数字系统已经足够使用。LED控制下的LED的图案：需要用到移位寄存器（74LS194）,通过移位寄存器的串（并）联，是输出通过输入移位输入端可实现功能。图案的切换需要用到判决电路：实现该功能需要一套计数逻辑，可使用74LS161进行计数。图案的自动循环：由于采用了计数器进行节拍计数，故只需要将计数器采用抚慰的方法进行清零饥渴实现花型的自动循环。分频选择器的设计：计数器本身就具有分频的功能，可以实现2分频计数，设计一个控制端ENABLE为1时分频，否则保持原频率。大体框图见图1:计数器判决电路寄存器显示LED时钟信号图1数字电路实现LED控制框图2单片机控制实现文献[5][6][7][8][10][11]为单片机实现LED控制器提供方案。采用单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。采用模块化的设计方案，运用LED彩灯、按键等组成电路，实现彩灯在开启时满足不一样的闪亮方法。按键可以在彩灯使用的时候选择不同的亮法，使彩灯变化多样。通过按键能方便使用者选择不同样的亮法。主控模块负责根据消息调用相应模块的处理函数。各个功能模块对应选择不同的亮灯方式。最后分别编制、调试后再把它们连接在一起形成一个完整的程序。LED控制器课直接与220C交流电相连接，经过开关电源的变换，输出之流工作电压。iv-- 单片机实现LED控制的大体框图见图2。显示LED电源电路显示驱动部分主控单片机按键控制部分图2单片机实现LED控制框图用单片机实现LED控制器是最常见的一种实现方式，单片机具有片内容量大，抗干扰性好，可靠性高，芯片引线齐全，容易扩展。运行速度高，控制功能强。单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。设计简单，程序编写简单，成本低。3FPGA控制实现参阅文献[12]，了解用FGPA实现LED控制器的方式。FPGA是一种高密度的可编程逻辑器。FPGA器件在结构上 ,由逻辑功能块排列为阵列 ,并由可编程的内部连线连接这些功能块来实现一定的逻辑功能。采用动态分时扫描技术来实现。将数组的显示模块的输入端与FPGA内的只读存储器ROM的输出端口相连，可控制端可以与译码器输出相连，而译码器的输出端和片选信号与FPGA内的扫描控制模块的输出端口相连。图3为方案的控制框图。显示部分ROM分频器译码器扫描控制模块多路选择器图3FPGA实现LED控制框图FPGA与单片机相比，一个非常明显的优势就在于它的高速性。FPGA实现用的大部分都是集成芯片，由于其集成性，所以对设计者和使用者的技术要求不高，采用设计语言VHDL具有可移植性，所以这个集成模块能移植到多种芯片中。FPGA具有掩膜可编程门阵列的通用结构，他由逻辑功能块排成阵列，并由可编程的互联资源连接这些逻辑功能块来实现不同的设计。当然，用FPGA实现也有不好的一面，使用集成芯片可能不能很灵活的完成多种功能的转换。四、总结LED控制技术在广告、商业、交通、建筑、室内外装饰、舞台布景、家用电器、城市美化等领域发挥了其特有的作用。它为LED发挥其特点提供了良好的载体。iv-- LED照明模组是未来LED应用的重要因素之一。由于近年来LED亮度不断的提升，在节能环保方面表现良好，使其在照明市场占有一席之地。LED应用在照明领域时，其控制模组将朝向体积小，重量轻，效率高，低电压高电流的控制器发展。参考文献[1]周航，宋诗瑶.单片机在七彩霓虹灯设计中的应用[J].辽宁经济职业技术学院学报,2010（01）：66-67.[2]杨恒编著.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].中国电力出版社,2008.1.[3]SiliconLaboratories.C8051F0XXdatasheet[M].http：//www.silicon.com.[4]万光毅，孙九安等.SoC单片机实验、实践与应用设计--基于C8051F系列[M].北京航天航空大学出版社，2006，5.[5]闻兆海,李杏梅.一种多任务显示的霓虹灯控制电路设计[J].光源与明,2006(04):19-21.[6]刘征.应用8279实现LED闪烁的技巧[J].电子仪器仪表用户,1997(03):45-46.[7]琢金，施国君等.C8051F单片机应用解析[M].北京：北京航天航空大学出版社，2002,5.[8]周志敏，纪爱华编著.白光LED驱动电路设计与应用实例[M].人民邮电出版社,2009.[9]周惠潮编著.产用电子元件及典型应用[M].电子工业出版社，2005.[10]田力，马鸣鹤编著.51系列单片机开发实力精解[M].中国电力出版社,2009.[11]SteveWinder著，谢运祥、王晓刚译.LED驱动电路设计[M].北京:人民邮电出版,2009.[12]朱志宇著.FPGA系统设计与实例[M].科学出版社，2010.6.iv--