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　　目前市場上有多種LED護欄管以及護欄管驅動芯片，本系統選用P9816芯片來驅動護欄管。比較常見的護欄管有6、8、12、16、32段等，每一段又稱為一個像素點，段數越多，顯示的效果越好。該系統選用6段的護欄管，其中的發光二極管是由控制器STC89C52、P9816和部分外圍電路控制。

　　1 護欄管硬件電路設計

　　6段護欄管即一根護欄管上有6段，每段各有6個紅色發光二極管、6個綠色發光二極管、6個藍色發光二極管，每種顏色的二極管又可以實現256個灰度級變化，3種顏色不同灰度級的不同組合可以使每一段顯示出不同的色彩。因此，護欄管可以達到非常好的混色效果。根據用戶的需要，把護欄管排列成不同的形狀，串聯起來放在建筑物的四周或者道路兩側;也可以把若干護欄管組合成屏幕，顯示各種信息。護欄管級聯結構框圖如圖1所示。

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　　系統包括控制器部分以及護欄管顯示部分。每一根護欄管上有一個P9816驅動芯片，采用24 V直流穩壓電源(電源1)對護欄管上的發光二極管供電，通過電源電路把24 V電壓轉變成5 V(電源2)對單片機STC89C52和P9816驅動芯片供電。把效果文件放入被格式化過的SD卡中，利用控制器讀取SD卡中的內容并將數據送入護欄管顯示。本系統選用了高集成度的芯片，如單片機STC89C52、74HC245、P9816驅動芯片，硬件電路比較簡潔，便于設計和制作，方便實驗。

　　1.1 LED護欄管顯示設計

　　護欄管顯示部分包括P9816驅動電路、LED護欄管發光電路以及電源電路3部分。

　　1.1.1 P9816驅動電路設計

　　P9816作為護欄管的驅動芯片有以下優點：

　　①它是一款全彩點光源LED驅動芯片，采用CMOS工藝，提供9路恒流驅動及256級灰度調制輸出;使用1/2分頻技術，使1片IC能控制6個像素點，用于驅動顯示燈光變幻、彩色動漫圖案。

　　②根據不同控制器和客戶不同形式要求，進行脫機或聯機運行，可視效果分明，級聯方式簡單，數據傳輸穩定，抗干擾能力強。

　　③最大串行輸入數據時鐘頻率為10 MHz，數據信號鎖相再生，1 MHz數據傳輸速度下級聯點光源可達1 024個。

　　由此可見P9816是一種比較理想的LED護欄管驅動芯片。本文考慮到設計的復雜性和現有的軟硬件沒備，決定使用單一控制器對LED護欄管進行控制，在以后產品更新過程中可以逐步使用多個控制器，這樣就使整個系統相對較容易控制。給驅動芯片供電即可正常工作，P9816驅動電路如圖2所示。

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　　P9816輸出 3組信號，可以控制3段發光二極管，而一根護欄管有6段。需要設計一個電路，當分頻信號SEL為高電平“1”時，掃描1、3、5段，此時1、3、5段發光二極管亮;SEL為低電平“0”時，掃描2、4、6段，此時2、4、6段發光二極管亮，實現對6段護欄管的分時控制。

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　　分時控制電路如圖3所示。其中VCC為高電平。工作原理如下：當SEL為高電平時，Q1導通，Q4的基極為低電平，從而使Q4導通;同時，Q2導通，Q3截止，Q5的基極為高阻態，從而Q5截止。利用Q4、Q5的開關特性通過DA、DB的高低電平不同來實現分時控制。

　　1.1.2 LED護欄管電路設計

　　P9816提供電流驅動，每路驅動的最大電流是26 mA，此電流可以使發光二極管能夠正常發光。LED護欄管電路如圖4所示。DA、DB電壓約為22 V，且流過發光二極管的電流約為10 mA時二極管即可正常發光。由于發光二極管的顏色不同，導致各個管壓降不同，紅色發光二極管的壓降為2 V，綠色和藍色發光二極管的壓降為3V。因此在紅色發光二極管的電路中使用了一個5.1 V的穩壓二極管進行降壓。并且電路接的電阻較大為510 Ω，紅色發光二極管的電路總壓降可以近似表示為5.1V+510x 0.01V+6×2 V=22.2V，符合電路設計要求;綠色和藍色發光二極管的管壓降幾乎相同，因此綠色和藍色發光二極管可以使用相同的硬件發光電路，接360Ω的電阻，其正常工作時的電路的總壓降可以表示為360×0.01V+3×6 V=11.6V。經過實驗測試，設計的電路系統可穩定工作，紅、綠、藍發光二極管可以正常發光，初步實現了預期效果。

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