CN113242625B

CN113242625B - 一种数控led音量电平指示灯***

Info

Publication number: CN113242625B
Application number: CN202110511995.8A
Authority: CN
Inventors: 姚鑫
Original assignee: Zhongshan Polytechnic
Current assignee: Zhongshan Polytechnic
Priority date: 2021-05-11
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: CN113242625A

Abstract

本发明提供了一种数控LED音量电平指示灯***，包括：通信接口，所述通信接口用于接收外部指令；单片机，所述单片机用于获取通信接口接收到的外部指令，并根据指令输出译码值；译码器，所述译码器用于获取译码值，并进行译码输出；链式LED驱动电路，所述链式LED驱动电路根据译码输出，对LED灯进行链式驱动，控制LED灯依次点亮；所述链式LED驱动电路由若干个结构相同的单元电路顺次相连组成，所述单元电路不少于一个。本发明相对于现有技术，驱动电路采用链式结构，带动后级驱动电路连锁驱动，解决了现有的三极管或MOS管只能单独驱动LED灯的问题。

Description

一种数控LED音量电平指示灯***

技术领域

本发明涉及LED驱动电路领域，尤其是一种数控LED音量电平指示灯***。

背景技术

LED音量电平指示灯用于指示音响***的音量动态大小，具有音量指示及美观美化双重功能，常用于功放机、汽车音响及移动音响等设备上，音量指示灯内部由一连串的LED发光二极管组成，随着播放的声音的电平变化动态变化，其中亮的LED格数代表音量电平的高低，亮的LED格数越少音量越低，亮的格数越多音量越高。在声音播放过程中，声音不断变化，LED格数也随之不断变化，具有指示和动感美观效果。

目前LED音量电平指示灯，有模拟控制和数字控制两种，模拟控制是直接把输出的音频信号接入***中，根据音频电平变化而动态显示指示灯的个数，这种方式精度差而且不灵活，在电路调试的时候难度较大，不易匹配音频接口，并且在显示的过程中由于LED电压不稳定造成LED亮度不稳定

数字控制的方式是通过串口等通信接口，连接到音响***上，音响设备解码音频信号后，通过发送数字控制命令来控制动态显示指示灯的个数，这方式控制精度高且可以根据编程灵活使用。

但是，对于数字控制方式，目前存在一个问题，就是通常LED音量电平指示灯内部通常含有多个LED，每个LED灯控制需要一个消耗掉控制芯片的一个IO口，需要控制芯片具有较多的IO引脚，而芯片越多IO控制引脚则成本越高，比如一个具有32个LED的音量电平指示灯，在不考虑电源引脚和通信引脚的情况下，需要一个至少32引脚的单片机，而单片机是数控LED的音量电平指示灯中成本最大的部分，其他元器件均占用较低的成本，若是降低单片机的成本则可大幅度减少产品成本。

基于上述考虑，本发明实现可降低LED音量电平指示灯的设计成本，在本发明方案中，使用8引脚的低成本单片机，即可完成一个最多具有32个LED的音量电平指示灯***，使用10引脚的本单片机，即可完成一个最多具有128个LED的音量电平指示灯***，具备非常低廉的成本优势。本发明方案中，每个LED独立驱动，可以调节每个LED驱动电流，具有很强的灵活性，易于实现多种显示效果。

发明内容

本发明提供一种数控LED音量电平指示灯***，以至少解决现有技术中LED灯开关控制***占用较多引脚，3-8译码器或者4-16译码器每次只能点亮(或熄灭)一个LED灯，无法控制更多数量LED灯的问题。

本发明提供了一种数控LED音量电平指示灯***，包括：

通信接口，所述通信接口用于接收外部指令；

单片机，所述单片机用于获取通信接口接收到的外部指令，并根据指令输出译码值；

译码器，所述译码器用于获取译码值，并进行译码输出；

链式LED驱动电路，所述链式LED驱动电路根据译码输出，对LED灯进行链式驱动，控制LED灯依次点亮；

所述链式LED驱动电路由若干个结构相同的单元电路顺次相连组成，所述单元电路不少于一个；

所述单元电路包括：LED、LED驱动电路，所述LED与LED驱动电路相连；所述LED驱动电路包括第一驱动单元、第二驱动单元、接电引脚、接地引脚，所述第一驱动单元、第二驱动单元为三极管或MOS管；所述第一驱动单元、第二驱动单元均包括控制端、输入端、输出端，所述第一驱动单元的输出端分别与第二驱动单元的控制端、第二驱动单元的输入端相连，所述单元电路第二驱动单元的输出端与另一所述单元电路第一驱动单元的控制端相连，所述第一驱动单元的输入端、第二驱动单元的输出端均与接电引脚或接地引脚相连；若第一驱动单元、第二驱动单元为三极管，所述控制端为基极，所述输入端为集电极，所述输出端为发射极；若第一驱动单元、第二驱动单元为MOS管，所述控制端为G极，所述输入端为S极，所述输出端为D极；所述第一驱动单元的输入端分别与接电引脚、第二驱动单元的输出端相连，

所述译码器设有若干个信号输出端，各个所述单元电路的第一驱动单元控制端分别与不同的信号输出端相连。

进一步地，所述译码器为3-8译码器或4-16译码器。

进一步地，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为MOS管，且所述第一驱动单元、第二驱动单元的沟道类型不同。

更进一步地，所述第一驱动单元为P沟道MOS管，所述第二驱动单元为N沟道MOS管或所述第一驱动单元为N沟道MOS管，所述第二驱动单元为P沟道MOS管。

更进一步地，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；所述第一驱动单元为P沟道MOS管，所述第二驱动单元为N沟道MOS管；所述单元电路还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述P沟道MOS管S极与接电引脚相连，所述D极通过LED、第一电阻与接地引脚相连；所述第一电阻、LED的组合电路与第二电阻并联，所述D极通过第二电阻与N沟道MOS管的S极相连；所述接电引脚通过第三电阻与N沟道MOS管的D极相连；所述P沟道MOS管G极与另一单元电路的N沟道MOS管D极相接。

更进一步地，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；所述第一驱动单元为N沟道MOS管，所述第二驱动单元为P沟道MOS管；所述单元电路还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述N沟道MOS管的G极通过第二电阻与译码器相连；所述N沟道MOS管的D极通过LED、第三电阻与接电引脚相连，所述N沟道MOS管的D极通过第四电阻与接电引脚，所述N沟道MOS管的D极通过第四电阻与P沟道MOS管S极相连；所述N沟道MOS管的D极通过第四电阻与P沟道MOS管G极相连；所述N沟道MOS管的S极接地；所述P沟道MOS管的D极通过第一电阻接地，所述P沟道MOS管的D极与另一单元电路的N沟道MOS管的G极相连。

进一步地，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为三极管，所述第一驱动单元、第二驱动单元的结构不同。

更进一步地，所述第一驱动单元为NPN三极管，所述第二驱动单元为PNP三极管；或所述第一驱动单元为PNP三极管，所述第二驱动单元为NPN三极管。

更进一步地，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；所述第一驱动单元为PNP三极管，所述第二驱动单元为NPN三极管；所述单元电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述PNP型三极管基极通过第三电阻与译码器相连；所述PNP型三极管发射极与接电引脚相连；所述PNP型三极管集电极通过LED、第一电阻与接地引脚相接，所述PNP型三极管集电极还通过第二电阻与NPN型三极管的基极相连；所述NPN型三极管的发射极与接地引脚相接；所述NPN型三极管的集电极与另一单元电路的PNP型三极管基极相接。

更进一步地，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；所述第一驱动单元为NPN三极管，所述第二驱动单元为PNP三极管；所述单元电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述NPN型三极管的基极通过第二电阻与译码器相连；所述NPN型三极管的发射极接地；所述NPN型三极管的集电极通过LED、第三电阻与接电引脚相连；所述PNP型三极管的基极通过第一电阻接到LED、NPN型三极管的集电极之间；所述PNP型三极管的发射极与另一单元的LED相连。

本发明相对于现有技术，驱动电路采用链式结构，带动后级驱动电路连锁驱动，解决了现有的三极管或MOS管只能单独驱动LED灯的问题。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明第一方面实施例电路图；

图3为本发明第二方面实施例电路图；

图4为本发明链式LED驱动电路第一方面实施例单元电路图；

图5为本发明链式LED驱动电路第一方面实施例单元电路放大图；

图6为本发明链式LED驱动电路第二方面实施例单元电路图；

图7为本发明链式LED驱动电路第三方面实施例单元电路图；

图8为本发明链式LED驱动电路第四方面实施例单元电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例提供了一种数控LED音量电平指示灯***，如图1所示，包括：

通信接口，所述通信接口用于接收外部指令；

译码器，所述译码器用于获取译码值，并进行译码输出；

可选的，所述译码器为3-8译码器或4-16译码器。

本发明第一方面实施例可选结构如图2所示，通信接口包括两根信号线，一个GND，另外一个RX，其中RX为单片机串口的接收引脚；单片机可选用低成本8引脚单片机，如(但不限于)型号为PIC12F1822；译码器为U1和U2两片4-16译码器组成，构成5-32译码功能，通过单片机完成D0-D4译码输入，使32个输出引脚的某一个引脚为低电平(其余的引脚为高电平)，U1和U2译码器可选择(但不限于)型号CD54HC154。链式LED电路可选由低电平触发，当U1或U2的某个输出引脚为低电平时，后级LED灯均会点亮。

在工作时，PIC单片机的6号脚为串口接收引脚，用于接收到不同的命令，则点亮不同数量的LED灯。PIC单片机的2、3、4、5及7号引脚，输出不同的高低电平，完成对译码器的控制。通过接收不同的串口指令，完成不同的D0-D4的输出。由U1和U2两片4-16译码器构成一个5-32译码功能，最终只能使其中一个引脚的输出低电平，由于链式LED驱动电路的特点，任何一链式点输入低电平信号，其后级的LED灯均会被点亮。

本发明实施例中译码器可选为单个译码器，可以是多片译码器组合，可以是3-8译码器，也可以是4-16译码器，也可以是其他译码器型号，其具体数量和具体型号可根据实际LED数量需求选用。

本发明第二方面实施例如图3所示，通信接口为串口，单片机型号可选择(但不限于)为PIC16F505，译码器型号为CD54HC154，链式LED电路可选为低电平触发后级导通工作模式。

其中，通信接口可选择(但不限于)为IIC接口，包括3根信号线，分别为GND、SDA和SCK，其中SCK和SDA这两根信号先分别连接到PIC单片机的12号和13号脚为IIC通信引脚；

译码器由U2和U3两片4-16译码器组成，分别驱动左声道链式LED电路和右声道链式LED电路，U2和U3译码器可选择(但不限于)型号CD54HC154。U2的译码输入端A、B、C及D分别连接到单片机的7、8、9及10号引脚，U2译码器的使能端G1和G2连接到单片机的11号引脚上。U3的译码输入端A、B、C及D分别连接到单片机的2、3、4及5号引脚，U3译码器的使能端G1和G2连接到单片机的6号引脚上。译码器U2和U3的输出端接入到链式LED电路，用于输出控制电平。

本发明第二方面实施例工作流程如下：

S1.音响或其他***通过IIC接口发送LED灯控制指令。

S2.单片机U1接收指令后，根据不同的指令输出R0-R4及L0-L4的电平译码数值。

S3.U2或U3译码器根据输入端不同的电平译码数值，完成相应的引脚电平输出。

S4.U2或U3译码器的O0-O15引脚输出触发电平，当O0-O15的某引脚Ox输出为低电平时，链式LED电路Ox位置点及其后级的LED灯均会被点亮，实现LED指示效果。

本发明实施例通过采用链式LED驱动结构，通过采用三极管或MOS管，利用译码器向单元电路的第一驱动单元提供高/低电平，达到控制第一驱动单元、第二驱动单元的开启或关闭，并利用第二驱动单元调节另一单元电路中第一驱动单元的工作或停止，从而达到连锁启动效果，实现较少引脚对多个LED灯的控制，像一个锁链一样，只要某一控制点的电平为有效电平，则后级的三极管/MOS管灯导通，进而LED灯均亮。

可选的，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为MOS管，且所述第一驱动单元、第二驱动单元的沟道类型不同。

本发明链式LED驱动电路第一方面实施例如图3-4所示，所述第一驱动单元为P沟道MOS管，所述第二驱动单元为N沟道MOS管或所述第一驱动单元为N沟道MOS管，所述第二驱动单元为P沟道MOS管。

本发明链式LED驱动电路第一方面实施例，如图4-5所示，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；以图中最左侧的单元电路为例，所述第一驱动单元为P沟道MOS管Q3，所述第二驱动单元为N沟道MOS管Q2；所述单元电路还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，所述P沟道MOS管Q3S极与接电引脚相连，所述D极通过LED、第一电阻与接地引脚相连；所述第一电阻、LED的组合电路与第二电阻并联，所述D极通过第二电阻与N沟道MOS管Q2的S极相连；所述接电引脚通过第三电阻与N沟道MOS管Q2的D极相连；所述P沟道MOS管Q3的G极与另一单元电路的N沟道MOS管Q1的D极相接。

其中，如图4-5所示，第一电阻R1为200Ω，第二电阻R2为50KΩ，第三电阻R3为10KΩ。

在工作时，以最左侧的单元电路为例，当译码器向Q3的G极输入为低电平时，D、S极导通，则LED1点亮，则Q3导通，Q2的G极则变为高电平，则Q2也导通；

当Q2导通后，另一单元电路的N沟道MOS管Q1的G为低电平，Q1导通，LED2点亮，Q4、Q5、Q6……相继导通。

本发明实施例中，当Q3的G端输入低电平，后级电路的MOS管全部导通，后级LED灯全部点亮，即某一段电路的P沟道增强型MOS管的G端输入电压为低电平，则整个后级的MOS管全部导通，构成连锁式结构。

本发明链式LED驱动电路第二方面实施例，如图6所示，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；以图中最左侧的单元电路为例，所述第一驱动单元为N沟道MOS管Q2，所述第二驱动单元为P沟道MOS管Q3；所述单元电路还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4；所述N沟道MOS管Q2的G极通过第二电阻R2与译码器相连；所述N沟道MOS管Q2的D极通过LED、第三电阻R3与接电引脚相连，所述N沟道MOS管Q2的D极通过第四电阻R4与接电引脚相连，所述N沟道MOS管Q2的D极通过第四电阻R4与P沟道MOS管Q3的S极相连；所述N沟道MOS管Q2的D极通过第四电阻R4与P沟道MOS管Q3的G极相连；所述N沟道MOS管Q2的S极接地；所述P沟道MOS管Q3的D极通过第一电阻R1接地，所述P沟道MOS管Q3的D极与另一单元电路的N沟道MOS管Q1的G极相连。

其中，如图6所示，第一电阻R1为10KΩ，第二电阻R2为10KΩ，第三电阻R3为200Ω，第四电阻R4为10KΩ。图3中将译码器结构简化为S1、S2、S3、S4结构，在工作时，译码器控制为S1、S2、S3、S4的连接状态，从而提供高/低电平。

在工作时，以最左侧的单元电路为例，当译码器向Q2的G极输入为高电平时，D、S极导通，则LED1点亮，则Q2导通，Q3的G极则变为低电平，则Q3也导通；

当Q3导通后，另一单元电路的N沟道MOS管Q1的G为高电平，Q1导通，LED2点亮，Q4、Q5、Q6……相继导通。

可选的，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为三极管，所述第一驱动单元、第二驱动单元的结构不同。

特别的，所述第一驱动单元为NPN三极管，所述第二驱动单元为PNP三极管；或所述第一驱动单元为PNP三极管，所述第二驱动单元为NPN三极管。

本发明链式LED驱动电路第三方面实施例，如图7所示，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；以图中最左侧的单元电路为例，所述第一驱动单元为PNP三极管Q1，所述第二驱动单元为NPN三极管Q2；所述单元电路还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R16；所述PNP型三极管Q1基极通过第三电阻R16与译码器相连；所述PNP型三极管Q1发射极与接电引脚相连；所述PNP型三极管Q1集电极通过LED、第一电阻R1与接地引脚相接，所述PNP型三极管Q1集电极还通过第二电阻R2与NPN型三极管Q2的基极相连；所述NPN型三极管Q2的发射极与接地引脚相接；所述NPN型三极管Q2的集电极与另一单元电路的PNP型三极管Q3的基极相接。

其中，如图7所示，第一电阻R1为200Ω，第二电阻R2为10KΩ，第三电阻R16为10KΩ。图4中将译码器结构简化为S1、S2、S3、S4结构，在工作时，译码器控制为S1、S2、S3、S4的连接状态，从而提供高/低电平。

在工作时，以最左侧的单元电路为例，当译码器向Q1的基极输入为低电平时，Q1的集电极、发射极导通，则LED1点亮，Q1导通，Q2的基极则变为高电平，则Q2也导通；

当Q2导通后，另一单元电路的PNP型三极管Q3的基极为低电平，Q3导通，LED2点亮，Q4、Q5、Q6……相继导通。

本发明链式LED驱动电路第四方面实施例，如图8所示，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；以图中最左侧的单元电路为例，所述第一驱动单元为NPN三极管Q2，所述第二驱动单元为PNP三极管Q3；所述单元电路还包括第一电阻R13、第二电阻R2、第三电阻R3；所述NPN型三极管Q2的基极通过第二电阻R2与译码器相连；所述NPN型三极管Q2的发射极接地；所述NPN型三极管Q2的集电极通过LED、第三电阻R3与接电引脚相连；所述PNP型三极管Q3的基极通过第一电阻R13接到LED、NPN型三极管Q2的集电极之间；所述PNP型三极管Q3的发射极与另一单元的LED相连。

其中，如图8所示，第一电阻R13为10KΩ，第二电阻R2为10KΩ，第三电阻R3为200Ω。图7中将译码器结构简化为S1、S2、S3、S4结构，在工作时，译码器控制为S1、S2、S3、S4的连接状态，从而提供高/低电平。

在工作时，以最左侧的单元电路为例，当译码器向Q2的基极输入为高电平时，Q2的集电极、发射极导通，则LED1点亮，Q2导通，Q3的基极则变为低电平，则Q3也导通；

当Q3导通后，另一单元电路的PNP型三极管Q4的基极为高电平，Q4导通，LED2点亮，Q5、Q6……相继导通。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，包括：

通信接口，所述通信接口用于接收外部指令；

译码器，所述译码器用于获取译码值，并进行译码输出；

2.根据权利要求1所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述译码器为3-8译码器或4-16译码器。

3.根据权利要求1所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为MOS管，且所述第一驱动单元、第二驱动单元的沟道类型不同。

4.根据权利要求3所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述第一驱动单元为P沟道MOS管，所述第二驱动单元为N沟道MOS管或所述第一驱动单元为N沟道MOS管，所述第二驱动单元为P沟道MOS管。

5.根据权利要求4所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；所述第一驱动单元为P沟道MOS管，所述第二驱动单元为N沟道MOS管；所述单元电路还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻，所述P沟道MOS管S极与接电引脚相连，所述D极通过LED、第一电阻与接地引脚相连；所述第一电阻、LED的组合电路与第二电阻并联，所述D极通过第二电阻与N沟道MOS管的S极相连；所述接电引脚通过第三电阻与N沟道MOS管的D极相连；所述P沟道MOS管G极与另一单元电路的N沟道MOS管D极相接。

6.根据权利要求4所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；所述第一驱动单元为N沟道MOS管，所述第二驱动单元为P沟道MOS管；所述单元电路还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；所述N沟道MOS管的G极通过第二电阻与译码器相连；所述N沟道MOS管的D极通过LED、第三电阻与接电引脚相连，所述N沟道MOS管的D极通过第四电阻与接电引脚相连，所述N沟道MOS管的D极通过第四电阻与P沟道MOS管S极相连；所述N沟道MOS管的D极与P沟道MOS管G极相连；所述N沟道MOS管的S极接地；所述P沟道MOS管的D极通过第一电阻接地，所述P沟道MOS管的D极与另一单元电路的N沟道MOS管的G极相连。

7.根据权利要求1所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述第一驱动单元、第二驱动单元均为三极管，所述第一驱动单元、第二驱动单元的结构不同。

8.根据权利要求7所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述第一驱动单元为NPN三极管，所述第二驱动单元为PNP三极管；或所述第一驱动单元为PNP三极管，所述第二驱动单元为NPN三极管。

9.根据权利要求8所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述链式LED驱动电路为低电平触发后级电路；所述第一驱动单元为PNP三极管，所述第二驱动单元为NPN三极管；所述单元电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述PNP三极管基极通过第三电阻与译码器相连；所述PNP三极管发射极与接电引脚相连；所述PNP三极管集电极通过LED、第一电阻与接地引脚相接，所述PNP三极管集电极还通过第二电阻与NPN三极管的基极相连；所述NPN三极管的发射极与接地引脚相接；所述NPN三极管的集电极与另一单元电路的PNP三极管基极相接。

10.根据权利要求8所述的一种数控LED音量电平指示灯***，其特征在于，所述链式LED驱动电路为高电平触发后级电路；所述第一驱动单元为NPN三极管，所述第二驱动单元为PNP三极管；所述单元电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述NPN三极管的基极通过第二电阻与译码器相连；所述NPN三极管的发射极接地；所述NPN三极管的集电极通过LED、第三电阻与接电引脚相连；所述PNP三极管的基极通过第一电阻接到LED、NPN三极管的集电极之间；所述PNP三极管的发射极与另一单元的LED相连。