由于LED相比传统的照明光源，其电能消耗仅相当于后者的20%左右。使用寿命长达10万小时。它可靠性好，维护成本低。亮度、色彩的调控更方便，使得任意可见光颜色都可以得到，因此广泛应用于广告行业。在这里介绍一种可编程LED光源控制器的制作和应用方法。

　　可编程LED光源控制器，采用增强型STC89C52单片机为主控芯片配合相关电路控制超高亮红、绿、蓝三色LED，应用三基色混色原理和灰度控制技术得到各种颜色和花样的变化，达到丰富多彩的广告效果。

　　该控制器供电电压12V，直接控制路数32路(可扩展)，每路长期工作电流3.5A。由于STC单片机具有ISP(在系统编程)和IAP功能，还内置看门狗及软复位，可方便地升级修改程序，使电路结构大大简化，可靠性提高。经半年多的运行证明该系统运行稳定可靠，使用灵活方便。可用于多路LED霓虹灯控制、店铺压克力LED发光字控制、LED变色动感发光字灯控制、LED牌匾广告图案花样控制。

　　硬件电路及工作原理

　　1.主控制电路

　　电路原理如下图所示。采用STC89C52单片机为主控制芯片，该芯片具有8K字节FLASHROM供用户编程使用，片内集成了512字节RAM，能满足用户编制复杂控制程序的需要。图1中l2MHz晶振和IC1产生系统时钟信号，C5、R1产生系统复位信号，IC1的PO、P1、P2、P3口用于控制32路LED。下图硬件电路在系统程序的控制下，使PO、P1、P2、P3口各位的电平按照控制要求变化，从而控制LED颜色和花样的变化，以达到丰富多彩的广告效果。COMI和上位机通过电缆联接，经IC2进行232电平转换，实现ISP功能，用于修改和升级系统程序，达到改变控制效果的目的。为了在简化电路的情况下使系统能够稳定地工作，这里使用了STC89C52的内置看门狗。内置看门狗由看门狗定时器控制寄存器WDT-CONTR控制，下见表。

这种简化的电路结构，提高了系统的可靠性和稳定性。

　　2.驱动、电子开关电路

　　可编程LED光源控制器的驱动和电子开关采用分立元件高电压大电流达林顿电路结构。最高工作电压大于50V，能直接使用l2V、24V、36V的电源供电。可直接连接低逻辑电平数字电路控制的大电流高电压电路，其优点是控制灵敏、稳定可靠，电路如下图所示。

　　由VT1、VT2组成驱动和电子开关电路，VT1的基极通过限流电阻接STC89C52的位控端。整个系统可控制32路LED，每一路对应PO、P1、P2、P3 口的一位，每一路都通过上图的电子开关电路控制一组LED负载。当位控踹输出高电平时，VT1导通，VT2也导通，l2V电源通过VT2加到LED组使LED发光。当位控踹输出低电平时LED组不发光。通过多路组合，控制各路LED组的亮和灭，得到各种颜色和花样的变化。32路的系统控制原理和连按方法如下图所示。

　　3. 供电电路可编程

　　LED光源控制器的电源由两部分组成。

　　一是主控电路单片机系统的5V工作电源，为了保证系统的可靠运行，系统电路的5V工作电源应单独供电，由装在控制板上的5V供电电路经LM7805稳压滤波后给系统控制电路供电见下图。

　　为了保证LED可靠安全的工作，LED组的l2V供电电源应选择保护功能强的开关电源供电。考虑到LED组的l2V供电电源工作在大电流状态下，这里我们选择一种合理的供电方式：

　　将每一路独立供电，即每一路使用一个3.5A的开关电源供电。这样做的好处是：( 1)增加了整个LED系统的安全性，使LED系统不至于在电源出现故障时损坏整个LED。(2)选择电源比较灵活。(3)可节约成本。(4)好维护。(5)使用灵活方便，当每一路所带的LED数目少时，可将所有的电源踹用导线接通，使用一个电源供电。

　　(6)可方便解决各LED发光点不均匀的问题。

　　4.LED发光模组

　　一个广告系统由多个图案或字组成，每一个字或图案由若干个LED发光模组的有序排列完成发光和动感效果。常用的LED模组有单色三LED、多彩三LED(红、绿、蓝各一个)、多彩九LED (红、绿、蓝各三个)等。其内部结构如下三图所示。多彩模组由红、绿、蓝三色LED组成。它们焊接在PCB上，PCB的两踹有插件，用于模组之间的连接。LED模组中的LED发光单元相互串连通过限流电阻和电子开关与l2V直流电源相接，在控制器的控制下达到其广告效果。

　　硬件电路的制作与元器件的选择1. 硬件电铬的制作首先根据原理图制作印制电路板，下图是可编程LED光源控制器的PCB图。

　　将元器件插入电路板，用30W的电烙铁将元器件焊牢在印制板上，40脚单片机应加一个40脚的IC座，组装时先装阻容元件，然后再装大功率元件。大功率元器件应加散热器，控制器的接线端应使用接线排以方便LED和电源的接入。组装完成后检查无误一般不需调试即可正常工作。

　　2. 元器件的选择

      本制作大部分使用的都是常用元器件，阻容元件只要按照原理图所标的数值选择即可，电解电容耐压要求大于 25V，电阻选 1/8W的。单片机选后缀为RC的就可以，如果控制简单的LED 系统，程序不是很复杂可选STC89C5lRC就够用了。接线排选KF-7.62型，变压器选 220V/1OV的小型变压器。由于本控制器的电子开关使用的PNP三极管工作在大电流状态下，因此该管的选择非常重要，尽量使管子的Ic 余量大一些，这里选2SAl443，以保证系统的安全运行。为了能够方便地安装散热器该管选择TO-220F封装的管子。

　　关于LED模组中的发光管，应选择超高亮度的食人鱼或草帽管，其一致性要好，发光角最好为 180度的，有利于三基色的混色，使色彩更加均匀饱满。

　　控制软件的设计1. 多彩渐变色控制程大自然中的任意色彩都可通过三基色混色和灰度控制来实现，下图为其混色原理。这里我们将大自然中的色彩分成12个混色区，例如：红、绿、蓝三色都打开时，控制红光由亮变暗就形成一个包区，变绿光为另一色区，变蓝光又是一个色区，变红绿、红蓝、绿蓝又为三个色区······共12个色区。每一个色区需要改变的量为渐变变量。

　　我们通过控制渐变变量的时间，改变它的占空比就可以改变其灰度，从而得到各种色彩。实现渐变色彩的主程序和子程序的流程如下图所示。子程序的大部分是相同的，不同的只是渐变变量不一样。

　　2.4个压克力发光字7彩变换的控制程序

　　控制程序如下：

ORG OOH；程序开始

    JMP 3 OH

    JMP MAIN

    MAIN：MOV PO，#OOH：主程序

    MOV   P2 , #0 OH

    MOV  R1，#5

    L1 =MOV RO，#OOH；初始化，所

有 LED 灭

    LO =MOV DPTR，#TAB；7彩轮

流显示5次

    MOV A, R0

    MOVC A, @A+ DPTR. 

    MOV  PO，A；送 PO 口

    MOV  P2，A；送P2 口

    LCALL DELAY., 调用延时子程序

    INC  RO

    MOV A, RO

 CJNE A, # 7 , LO

    DJNZ R1，L1；显示 5 次

    DELAY：MOV R7，#25；延时子

程序

    L6 : MOV R6 , # 2 5 5

    L5 : MOV R5 , # 2 5 5

    DJNZ R5 , $

    DJNZ R6 , L5

    DJNZ R7 , L6

    RET；子程序返回

    TAB : DB 0 9H , 12H , 2 4H, IBH

2DH，36H，3FH；7彩数据

    END；程序结束

可给程LED光源控制器的应用实例实例图片见下图。图中的7彩压克力发光字，字高1米、字宽1米、厚度6厘米，每字共用9LED的三色LED模块100个。使用厚度为3mm的白色压克力板经热压成型，共使用12个I2V2A开关电源供电。

　　1.连接方法

       我们将单片机PO、P2口PO.0一PO.5和P2.0-P2.5的每3位分别控制一个压克力发光字。按PO.0控制红色LED，PO.1控制绿色，PO.2控制蓝色的顺序将发光字的引线接到相应的按线端子上，其他接法相同。l2V电源应分段用粗导线接入电路，减少线路上的压降，避免LED发光点亮度和色度的不均匀。串口座用引线接出，将其安装在外面方便和计算机连接的位置。串口线不可太长一般不超过5米。

　　2.控制软件的写入

　　将上面的4个压克力发光字7彩变换的控制程序，用南京万利的MedWin编译软件或keil7.0软件编译生成的HEX文件，通过STC单片机编程软件stc-isp-v3.5经串口写入STC89C52单片机中。在写入程序时需要对单片机进行冷启动，具体做法是拔下单片机再插入IC座中或关闭电源再接通即可。

　　3.运行验证

　　运行之前应对电路的连接进行仔细的检查，看是否有误接、漏接的现象，确认无误后先接通LED组的l2V电源，正常后再接通控制电路的电源。

　　如果运行不正常应检查硬件电路或修改控制软件，直到正常工作为止。