基于單片機的RGB LED背光源的設(shè)計方案

摘 要：為設(shè)計背光源提出了一種解決方案。根據(jù)三原色原理，利用單片機作為控制元件、結(jié)合NCP 5623三原色控制芯片，設(shè)計了一種RGB LED背光源。對于NCP 5623的控制所用的I2 C總線的實現(xiàn)上，采取利用單片機任意2個通用I/O管腳和NCP兩5623的I2 C引腳連接，作為I2 C總線，通信協(xié)議實現(xiàn)上采用軟件模擬的方式，且單片機作為控制單元，只需實現(xiàn)最小系統(tǒng)的功能。這種方式簡化了設(shè)計，節(jié)約了I2 C總線主控制器器件，降低了成本。在軟件設(shè)計上，在此給出了軟件模擬I2 C協(xié)議方式下的NCP 5623每一個功能的實現(xiàn)程序模板，給出了NCP 5623應(yīng)用的一種通用方法，組合使用可實現(xiàn)三原色及亮度可調(diào)的基本功能。對教學(xué)和實踐都有深刻意義。

0 引 言

液晶顯示器（LCD）是光調(diào)制器件，自身并不發(fā)光，所以為了可以清楚地看到透射式液晶顯示器的顯示內(nèi)容，需要給液晶屏匹配一個背光源。目前的背光模組一般使用冷陰極管（CCFL）為光源，包含了紅、綠、藍等各色光的頻率。CCFL因輝度高、成本低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點被廣泛的運用在平板顯示器上。隨著發(fā)光二極管（LED）亮度的改善，LED背光模組顯示出CCFL無法比擬的優(yōu)點，如色彩還原性好、壽命長、不含汞、有利于環(huán)境保護，這些使其成為LCD背光模組中的研究熱點。LED背光模組的設(shè)計主要包括光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計，驅(qū)動電路設(shè)計以及程序設(shè)計，顯示性能主要表現(xiàn)在亮度、色度、均勻性等方面。本文將從驅(qū)動電路和軟件設(shè)計的角度進行闡述，講述了設(shè)計所采用的元器件、硬件原理及其軟件編程，詳細地探討了RGB LED背光源的設(shè)計方案。

1 硬件設(shè)計

本設(shè)計采用單片機作為LED的控制核心器件，選用NCP 5623實現(xiàn)LED背光源的靜態(tài)顯示。單片機主要實現(xiàn)的功能是通過I2C協(xié)議控制NCP 5623芯片，NCP 5623根據(jù)單片機發(fā)送的命令調(diào)節(jié)3種顏色的LED的亮度從而達到背光的效果。NCP 5623是安森美半導(dǎo)體日前推出的高能效3路輸出LED驅(qū)動器，帶有I2C接口，并且內(nèi)置漸進調(diào)光功能，3路LED可獨立控制，總LED電流9可達0mA,并且是一種無鉛器件。

該器件特別適用于驅(qū)動手機和MP3播放器等便攜產(chǎn)品中的3色RGB（紅、綠、藍）LED裝飾光和增強型LCD背光。硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 三原色LED驅(qū)動硬件結(jié)構(gòu)圖

2 軟件設(shè)計

NCP 5623是接受單片機的命令而產(chǎn)生動作，單片機給NCP 5623芯片發(fā)送指令是通過I2C總線，兩者之間通過I2C協(xié)議進行通信。I2C總線的實現(xiàn)可以有多種方法，而對于本文的情況，速率不是問題的重點，所以采取一般的單片機用某兩個普通I/O 口模擬I2C 總線。對于單片機模擬I2C總線已經(jīng)非常成熟，只要根據(jù)以往的程序根據(jù)自己的需要略加修改即可。對于背光光源來說，主要調(diào)整三原色之間的亮度比例和根據(jù)自己的需要進行總體亮度調(diào)節(jié)，這些都可以通過NCP 5623所提供的命令實現(xiàn)，所以只要掌握了這些指令傳輸?shù)某绦驅(qū)崿F(xiàn)，可以自己根據(jù)需要組合實現(xiàn)自己想要的功能，下面就給出NCP 5623各個命令的子程序?qū)崿F(xiàn)。

NCP 5623能實現(xiàn)的功能如表1。

表1 NCP 5623編程序列圖

該表的＄70代表NCP 5623的I2C器件寫地址。

對于NCP 5623來講沒有讀操作。該器件的命令為1個字節(jié)，它可以被認(rèn)為是I2C傳輸?shù)膬?nèi)容部分。該字節(jié)最高3位用來表征命令，后面5位用來表征命令的參數(shù)，比如001表示對3個LED亮度同時進行控制，而后面5位則表示亮度。下面是每個命令的子程序?qū)崿F(xiàn)，I2C_Start（）是啟動I2C總線讀寫函數(shù)，I2C_Stop（）是停止I2C傳輸函數(shù)，writeByte（）是傳輸數(shù)據(jù)函數(shù)。每個命令的實現(xiàn)開頭都應(yīng)該有I2C_Start（）啟動傳輸，最后應(yīng)該有I2C_Stop（）停止I2C總線活動。

燈滅命令實現(xiàn)：

bit tempbit;

tempbit=0;

I2 C_Start（）；

writeByte（0x70）；

tempbit=checkAck（）；

writeByte（0x00）；

tempbit=checkAck（）；

I2 C_Stop（）；

為了節(jié)約篇幅，下面的程序省略I2C_Start（）；I2C_Stop（）和每個writeByte（）函數(shù)后面的tempbit =checkAck（）。

同時控制3個燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x20-0x3f

控制紅燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x40-0x5f

I2 C_Stop（）；

控制綠燈的亮度命令模板：

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x60-0x7f

控制黃燈的亮度命令模板：

bit tempbit;

writeByte（0x70）；

writeByte（value）； //value可取0x80-0x9f

漸亮模式程序?qū)崿F(xiàn)：

writeByte（0x70）；

writeByte（value0）； //value0可取0x20-0x3f

writeByte（value1）； //value1可取0xa0-0xbf

writeByte（value2）； //value2可取0xe1-0xff

必須保證value0的后5位的值小于value1后5位的值。

漸暗模式程序?qū)崿F(xiàn)：

writeByte（0x70）；

writeByte（value0）； //value0可取0x20-0x3f

writeByte（value1）； //value1可取0xc0-0xdf

writeByte（value2）； //value2可取0xe1-0xff

必須保證value0的后5位的值大于value1后5位的值。

可以將上面的每個命令實現(xiàn)為子函數(shù)，根據(jù)實際情況組合，實現(xiàn)不同的應(yīng)用。

3 結(jié) 語

本文提出了一種基于單片機實現(xiàn)LED背光源靜態(tài)顯示的方法。針對其功能和特性，采用了NCP 5623芯片，完成了有關(guān)電路的設(shè)計和軟件設(shè)計?？梢詫崿F(xiàn)亮度多級調(diào)控的背光光源，而且可以根據(jù)不同命令的組合實現(xiàn)可各種顏色可變，亮度可調(diào)，亮度和顏色漸變的功能，可用于其他應(yīng)用。