中心議題：

• 護欄燈解決方案

解決方案：

• 利用16路恒流LED驅動IC實現護欄燈解決方案

LED護欄燈是以熒光燈管或LED作為光源，以連續的護欄為載體，形成近似線性的護欄燈帶。有紅/黃/綠/藍/白 /紫/青/七彩等顏色，通過IC控製，可實現漸變、跳變
、色彩閃爍、隨機閃爍、漸變交替
、追逐
、掃描等流動顏色變化。護欄燈特別適合應用於廣告牌背景、立交橋、河、湖護欄、建築物輪廓等大型動感光帶之中，可產生彩虹般絢麗的效果。

本文主要介紹基於16路恒流LED驅動芯片的護欄燈解決方案。該方案主要由以下幾部分組成：（1）以STC11F02單片機為主的主控電路，其主要功能是產生SPI控製信號；（2）以LN0134為核心的LED驅動電路，其主要功能利用它的16通道恒流來帶載LED；（3）電源輸入電壓轉換電路、供給LED電源電路，其主要是完成對電路保護
、芯片供電
、LED燈供電等功能。

主要芯片功能簡介

LN0134是南麟電子開發的一款16路恒流LED驅動芯片
，該芯片內建了16位CMOS移位寄存器和輸出鎖存器
，可以將輸入的串行數據轉化成並行輸出格式
，從而控製16個輸出電流源，在每個輸出端可以不受負載影響提供3～45mA的恒定並且一致的電流用以驅動LED。通過調整外接電阻的大小可調整輸出電流，從而輕鬆控製 LED的發光亮度，也可以通過在使能端(OE)輸入PWM信號來調整所有LED的平均電流。同時它還支持SPI通信協議，使得我們很容易控製通信的數據，因此它成為驅動LED的最佳IC之一。

STC11F02單片機內部嵌有2K的FLASH程序存儲空間和256B的SRAM存儲區；該芯片擁有先進的指令集結構
，兼容普通的8051指令集，具有硬件乘法和除法指令，而且無需編程器和仿真器，可以遠程升級。本方案利用其高速、低成本
、精簡的I/O口的優勢，模擬出SPI協議實現對其他IC 的通信控製。

護欄燈設計方案

1) 硬件電路設計與原理

該方案的基本原理是：單片機模擬SPI協議，通過發送數據到LN0134驅動芯片內，由LN0134內部硬件電路實現數據的串入並出

，驅動 16×3顆LED，然後通過改變數據來控製LED燈的變化，實現不同的LED燈的組合，如：流水燈、對閃爍、跳變、呼吸等效果。本方案電路是在硬件環境 PADS下完成的，為了節約成本
，所生成的PCB文件也都是單麵板。

2) MCU控製信號電路

圖1是MCU控製電路圖。由主控芯片產生的控製信號有：（1）SPI控製信號，包括：OE、SDIO、SCLK、LE四個端口
；（2）LED電源使能信號

，包括：CONTROL1、CONTROL2兩個端口。

MCU控製電路圖
 

3) LN0134應用電路

LN0134應用電路如圖所示。LED驅動芯片接收單片機發送的SPI信號，不同的SDIO數據，會得到不同的OUT0至OUT15的數據，從而驅動LED產生不同的變化效果。LN0134芯片支持多芯片級聯
，通過數據口SDO端，連接下一個芯片的SDI端口，以此類推。長距離的護欄燈方案設計，隻需要將一個個小單元級聯起來就能完成。設置R30的阻值可改變輸出電流值，從而省去了多路限流的麻煩。

LN0134應用電路圖
 

4) 電源供給電路

電源供給電路如圖所示。本電路支持12V至15V的輸入電壓，經過整流橋可避免正負極的接反。經過IC1可得到5V的供電電壓，為單片機和 LN0134芯片提供了電源；經過IC2~IC6可完成對LED燈組的供電，並由單片機提供的CONTROL1和CONTROL2口來控製POVER1和 POVER2供電的關和開。

供電電路圖
 

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5) 軟件設計

軟件設計是整個方案的經脈，它直接決定了整個方案的運行質量和效率，同時是體現出方案的功能及可靠性。STC11F02芯片的片內程序是在軟件開發環境Keil uVision2下進行編寫的，該程序的重點在於模擬SPI通信協議，理論設計的時序波形如圖所示。軟件代碼由C語言實現，通過示波器觀測到單片機模擬出來的SPI波形如圖5所示。其中Tek1為SDI

；TeK2為CLK；TeK3為LE；TeK4為OE，滿足設計要求。

SPI時序圖

SPI波形
首先將SPI模擬程序模塊化，主要是為了方便調用

；在整個流程中改變最多的是緩衝器內的數據，數據改變，相應的顯示效果就會變化；連續的數據變化產生了不同的點燈，這也就展現了護欄燈多彩耀眼的特色。

本文小結

本護欄燈設計方案是1米長的單元模塊，更長的護欄距離需要將這些小單元級聯起來，提高控製信號的驅動能力即可。選取16通道的LN0134芯片是為了提高LED燈的數量，依照芯片的性能參數
，改變電源的供給電路可更好地擴展應用電路，驅動更多LED燈。選取STC11F02芯片是為了節約成本，簡化主控單元。本方案總體設計遵循了可靠、簡單
、實用的原則，為更多的護欄效果提供了借鑒和幫助。