使用 LED 驅(qū)動(dòng)器增強(qiáng)我們家庭自動(dòng)化項(xiàng)目

智能家居不再只是電影和百萬(wàn)富翁的專利。每天都有新產(chǎn)品上市，將我們與房屋的每個(gè)部分連接起來(lái)。有產(chǎn)品可以從另一個(gè)房間打開(kāi)你的燈，你甚至可以找到一個(gè)設(shè)備來(lái)從遠(yuǎn)處監(jiān)控你的狗。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更容易使用微控制器創(chuàng)建自己的自動(dòng)化系統(tǒng)。我們甚至可以添加發(fā)光二極管或 LED，用于視覺(jué)反饋和狀態(tài)指示！在本文中，我們將進(jìn)一步了解如何為家庭自動(dòng)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) LED。

當(dāng)你第一次被教導(dǎo)使用具有更高電流 LED 的微控制器時(shí)，你被教導(dǎo)使用晶體管進(jìn)行輸入控制，并在 LED 上串聯(lián)一個(gè)電阻來(lái)設(shè)置正向電流。這對(duì)于單個(gè) LED 來(lái)說(shuō)相當(dāng)簡(jiǎn)單，但添加額外的 LED 會(huì)占用大量空間。很快，我們將尋找具有更多通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳的更大微控制器。這變得昂貴并且需要更多的處理工作來(lái)控制多個(gè)LED。

圖 1：使用微控制器單元 (MCU) 驅(qū)動(dòng) LED 的離散實(shí)現(xiàn)

LED 驅(qū)動(dòng)器通過(guò)簡(jiǎn)化對(duì)多個(gè) LED 的控制來(lái)幫助解決這個(gè)問(wèn)題。它們還通過(guò)添加閃爍、脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光和錯(cuò)誤檢測(cè)等功能來(lái)添加到整體解決方案中。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)可以使用 LED 驅(qū)動(dòng)器的功能使用閃爍和 PWM 信號(hào)將其狀態(tài)傳達(dá)給用戶，而不是依賴微控制器。

與傳統(tǒng)電流設(shè)置電阻器相比，使用 LED 驅(qū)動(dòng)器的最大優(yōu)勢(shì)之一是能夠以最少的 GPIO 引腳控制大量 LED。TI 的TLC59116  I 2 C LED 驅(qū)動(dòng)器僅使用三個(gè)微控制器引腳即可控制單個(gè)設(shè)備上的 16 個(gè)不同通道。四個(gè)硬件地址引腳允許用戶使用相同的三個(gè)引腳從 16 個(gè)通道變?yōu)?224 個(gè)通道。這意味著，隨著家庭自動(dòng)化項(xiàng)目變得更加復(fù)雜，傳達(dá)設(shè)備狀態(tài)所需的 LED 數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。

圖 2：可以使用相同的 SCL、SDA 和 RESET 引腳添加多個(gè)TLC59116。

不僅可以最大限度地減少微控制器的 GPIO 引腳數(shù)量，還可以減少微控制器創(chuàng)建 LED 效果所需的處理工作量。所述TLC59116支持PWM調(diào)光以及使用內(nèi)部頻率控制的LED閃爍。結(jié)合同時(shí)設(shè)置每個(gè) LED 的功能，TLC59116可以使用基本的 I 2 C 命令控制各種 LED 。

TLC59116-Q1是一款l2C總線控制的16通道LED驅(qū)動(dòng)器，引腳對(duì)紅/綠/藍(lán)/琥珀色（RGBA）混色和背光應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。16個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器（每個(gè)輸出可編程為關(guān)閉、打開(kāi)、可編程LED亮度或可編程組調(diào)光和閃爍與單個(gè)LED亮度混合），每個(gè)LED輸出都有自己的8位分辨率（256步）固定頻率單獨(dú)PWM控制器，工作頻率為97 kHz，占空比在0%到99.6%之間可調(diào)。

單個(gè)PWM控制器允許將每個(gè)LED設(shè)置為特定的亮度值。附加的8位分辨率（256步）組PWM控制器具有190 Hz的固定頻率和24 Hz至每10.73秒一次的可調(diào)頻率，占空比可在0%至99.6%之間調(diào)節(jié)。組PWM控制器使具有相同值的所有LED變暗或閃爍。
每個(gè)LED輸出可以關(guān)閉、打開(kāi)（無(wú)PWM控制），或在單個(gè)和組PWM控制器值下設(shè)置為其單個(gè)PWM控制器值。
TLC59116-Q1在3 V至5.5 V的電源電壓范圍內(nèi)工作，輸出電壓為17 V。LED可以直接連接到TLC59116-Q1設(shè)備輸出。
軟件可編程LED組和三個(gè)子調(diào)用I2C總線地址允許TLC59116-Q1設(shè)備的所有或定義的組響應(yīng)公共l2C總線地址，例如，允許同時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉所有相同顏色的LED，或產(chǎn)生字幕追蹤效應(yīng)，從而最小化l2C總線命令。
四個(gè)硬件地址引腳允許同一總線上最多14個(gè)設(shè)備。
軟件復(fù)位（SWRST）調(diào)用允許主機(jī)通過(guò)l2C總線執(zhí)行TLC59116-Q1的復(fù)位，與上電復(fù)位（POR）相同，該復(fù)位將寄存器初始化為默認(rèn)狀態(tài)，從而使輸出設(shè)置為高（LED熄滅）。這允許以一種簡(jiǎn)單快捷的方式將所有設(shè)備寄存器重新配置為相同的狀態(tài)。

那么，我們將如何增強(qiáng)我們的家庭自動(dòng)化項(xiàng)目呢？也許我們想警告房間太冷，或者通知我們最喜歡的寵物尚未喂食。隨意添加一些用于狀態(tài)指示的 RGB LED。多個(gè)寵物？添加更多 LED 以確保沒(méi)有小狗挨餓。使用TLC59116等 LED 驅(qū)動(dòng)器，我們可以輕松擴(kuò)展我們的項(xiàng)目！