CN103713538A - Led导向牌控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED导向牌控制器。本发明由供电电路、LED驱动电路、通信电路、MCU控制电路、扬声器驱动电路和红外接收头电路组成。所述的供电电路包括三端稳压器U7和DC-DC隔离模块U6。所述的MCU控制电路包括外部振荡电路、存储电路、复位电路、调试电路和主控芯片U1。所述的LED驱动电路共有六路。所述的扬声器驱动电路包括扬声器驱动芯片U4。所述的红外接收头电路包括HL端子。所述的通信电路包括通信芯片U5。本发明具有本地遥控器遥控功能、RS485远程通讯功能、LED模组驱动、语音播报功能以及工作可靠性高、选择范围大、使用寿命长、抗电磁辐射等优点。

Description

LED导向牌控制器
技术领域
[0001] 本发明属于电子信息技术领域,涉及一种LED导向牌控制器。
背景技术
[0002]目前市场用的控制器导向牌专用控制器结构复杂、抗EMC性能差,同时随着市场的变化,急需一种智能化的LED导向牌。
发明内容
[0003] 本发明针对现有技术的不足,提供了一种LED导向牌控制器。
[0004] 本发明由供电电路、LED驱动电路、通信电路、MCU控制电路、扬声器驱动电路和红外接收头电路组成。
[0005] 所述的供电电路包括三端稳压器U7和DC-DC隔离模块U6 ;电容C15、C16并联在DC-DC隔离模块U6的1、2引脚之间,作为前端滤波电容;电容C14、C13、电阻R63并联在DC-DC隔离模块U6的4、6引脚之间,电容C14、C13作为后端滤波电容,其中隔离模块U6的I引脚外接12V直流,2引脚和4引脚均接地,所述的DC-DC隔离模块U6型号为VB1205-1W。
[0006] 电容C36、C35并联在三端稳压器U7的1、2引脚之间,作为前端滤波电容,电容C34、C33并联在三端稳压器U7的2、3引脚之间,作为后端滤波电容;三端稳压器U7的I引脚依次通过电阻R64和二极管D4外接到12V直流,三端稳压器U7的2引脚接地;所述的三端稳压器U7型号为LM7805。
[0007] 所述的MCU控制电路包括外部振荡电路、存储电路、复位电路、调试电路和主控芯片U1。
[0008] 所述的外部振荡电路由15.360MHz的晶体振荡器Xl和电容C19、C20组成。
[0009] 所述的存储电路包括存储芯片U3和上拉电阻R51、R52、R53 ;存储芯片U3的5、6、7引脚通过上拉电阻R53、R52、R51接电源VCC,存储芯片U3的5、6、7引脚同时接主控芯片Ul的4、2、3引脚;存储芯片U3的1、2、3、4引脚接地;所述的主控芯片Ul的型号为R8C/24,存储芯片U3型号为AT24C02。
[0010] 所述的LED驱动电路共有六路,每路中有两根信号线与主控芯片Ul的I/O连接,其中一根是驱动信号线,另一根是采样信号线。
[0011] 驱动信号线控制三极管的导通与截止,其中三极管的集电极连接到MOS管的栅极,栅极电压为串联电阻R4、R5的分压电压。
[0012] 采样信号线采样MOS管的源极电压,经由低通滤波电路返回。
[0013] 所述的扬声器驱动电路包括扬声器驱动芯片U4,扬声器驱动芯片U4的3引脚、7引脚接VCC电源,14引脚接地GND。扬声器驱动芯片U4的5引脚与6引脚分别接喇叭端子SPEAKER的1、2端和3、4端,用于外接8 Ω喇叭。扬声器驱动芯片U4的U4的4引脚接电容C25到地GND。扬声器驱动芯片U4的2、1、12、15引脚与别与主控芯片Ul的13、14、18、17引脚连接,扬声器驱动芯片U4的8、16引脚与主控芯片Ul的15、16引脚连接。所述的扬声器驱动芯片U4的型号为YX5P055。
[0014] 所述的红外接收头电路包括HL端子,用于外接KSM603CM红外接收头及指示LED,HL端子的I引脚接VCC电源,2引脚接地,3引脚与主控芯片Ul的21引脚连接,4引脚与VCC连接、5引脚与主控芯片Ul的30引脚连接、6引脚与主控芯片Ul的31引脚连接。
[0015] 所述的通信电路包括通信芯片U5,通信芯片U5的I引脚接VCC,3、7、8引脚接地GND, 4引脚为接收使能,允许芯片接收数据。5引脚为驱动器输出使能,当其被主控芯片Ul的22引脚控制为高电平时,允许发送驱动器工作,反之,则禁止发送驱动器工作。通信芯片U5的3、6引脚与主控芯片Ul的23、24引脚连接,实现通信芯片U5与主控芯片Ul的串行通讯的数据读写控制。电阻R56为通信芯片U5的6引脚的上拉电阻,3引脚由电阻R58下拉到地GND,3引脚并接有滤波电容C28。通信芯片U5的5引脚由电阻R57下拉到地GND,默认状态下,通信芯片U5禁止输出,当该引脚被主控芯片Ul拉高时,允许输出。电容C27为通信芯片U5电源VCC的滤波电容。通信芯片U5的16引脚接隔离电源SVCC,15、9、10引脚接隔离电源的地SGND。通信芯片U5的12、13引脚分别与485接线端子的1、2引脚连接。所述的通讯电路主芯片U5型号为IS03082。
[0016] 本导向牌控制器具有本地遥控器遥控功能、RS485远程通讯功能、LED模组驱动、语音播报功能以及工作可靠性高、选择范围大、使用寿命长、抗电磁辐射等优点。
附图说明
[0017] 图1为本发明的结构示意图;
图2为图1中的供电电路结构示意图;
图3为图1中的MCU周边电路结构示意图;
图4为图1中的LED模组驱动电路结构示意图;
图5为图1中的扬声器驱动电路结构示意图;
图6为图1中的红外接收头电路结构示意图;
图7为图1中的通讯电路结构示意图。
具体实施方式
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0019] 如图1所示,本发明以驱动LED模组为光源的图象显示,实现本地遥控器遥控、RS485远程通讯、语音播报多功能导向牌的控制器产品。
[0020] 六组LED模组受控于控制器,由LED驱动电路驱动,语音芯片受单片机控制用于驱动扬声器,根据不同的显示图象播放预录语音,并对播放音量可调。单片机控制通讯芯片,实现控制器与上位机进行RS485通讯。在同一屏敝双绞线上,控制器地址可从I到254,通讯波特率9.6kBPS,最大通讯距离1000米。控制器接线端接红外线遥控接收头,可实现8米内本地遥控操作。
[0021] 整个电子组件板安装在铝合外壳内部,可以有效提高抗对讲机等设备的电磁辐射的EMC性能。控制器关键电子器件均采用工业级产品,确保控制器在室外环境中可靠工作。
[0022] 如图2所示,POWER外接DC12V供电,压敏电阻VARl进行浪涌过压保护,保护电压56V。高压瓷介电容C37用于抑制、消除高频干扰。D4 二极管用于U6隔离电源、U7三端稳压器两个电源工作模块之间的隔断。R64是15欧姆2瓦的限流电阻,防止U7的LM7805工作电流过高。C36、C35是LM7805的前端滤波电容,C34、C33是LM7805的后端VCC(DC5V)的滤波电容。C15、C16是隔离DC-DC模块VB1205-1W的前端滤波电容,C14、C13为通讯隔离电源的后端滤波电容。VB1205-1W为通讯电路提供DC5V隔离电源,R63则是470欧姆的假负载,用于平稳SVCC的通讯电源。
[0023] 如图3所示,外部振荡电路由15.360MHz的晶体振荡器及两个30pF的NPO高精度电容组成。调试口 SI用于程序烧写,I脚接MCU的28脚TXDl,2脚接MCU的29脚RXDl,3脚接MCU的MODE并由5.1kQ的R49上拉。4脚接地。数据存储电路用于储存程序确定的数据,与MCU为I2C总线连接。U3是AT24C02,8脚接VCC, 4脚接地GND0 I至3脚接地GND,则为拉低电平,表示器件固定可编程地址。U3的7脚与MCU的P3_3连接并由R51的IOK电阻上拉,AT24C02的7脚为WP,即为数据写保护。高电平时,MCU只能对其进行读操作,当WP为低电平时,MCU可对U3进行读写操作。U3的6脚接MCU的2脚SCL连接,SCL为I2C的时钟线。U3的5脚接与MCU的4脚SDA连接,SDA为I2C的数据线。时钟线、数据线由R52、R53两个IOk电阻上拉,为规定接法。复位芯片U2是MCP103实现MCU的上电复位。
[0024] 如图4所示,LED模组驱动电路由六个电路结构相同的电路组成,以LEDl外接一路LED灯进行说明。该电电路主开关器件为Ql的IRF540N,当Tl的9013截止时,Ql的栅极电压为R4、R5的分压电压,为11V。当Ql栅极为IlV时,IRF540N可驱动电流可达10安培。Cl为滤波电容,消除Ql栅极的干拢。Ql控制端栅极受Tl的9013控制,当Tl导通时,Tl栅极被拉低,IRF540N关断。反之则打开。Tl的9013基极受MCU标号为LED OUTl的52脚控制,当MCU的52脚为低电平时,Tl截止,当MCU的52脚为高电平时,Tl导通。Rl、R2分压4V可保证Tl导通可靠。R3为限流电阻,防止Tl基极电流过大。Ql的IRF540N驱动主回路上的R6、R7为采样电阻,采样信号经R8与C2组成的低通滤波电路送至MCU标号为LED ADINl 的 51 脚。
[0025] 如图5所示,扬声器驱动主芯片为U4的YX5P055,U4的3脚、7脚接VCC电源,14脚接地GND。5脚与6脚分别接SPEAKER的1、2端和3、4端,用于外接8 Ω喇叭。U4的4脚按芯片资料规定外接IOOnF电容到地GND。U4的2、1、12、15脚与别与标号为YX5P UKUYX5PUK2、YX5P UK3、YX5P UK4的MCU第13、14、18、17脚连接,MCU通过拉低相应端口的电平来控制U4的5、6脚输出相应的预录语音。U4的8、16脚与标号为YX5P SCL、YX5P DSA的MCU第15、16脚连接,通过MCU端口电平拉低次数来控制YX5P055的输出音量。C23、C24为U4的芯片供电滤波电容,确保芯片供电的平稳。
[0026] 如图6所示,HL端子用于外接KSM603CM红外接收头及指示LED,HL的I脚为VCC,2脚为地GND,3脚与MCU的21脚连接。MCU通过读该引脚的信号来判别遥控器发出的指令。HL端子的4、5、6用于连接内部指示灯,4脚与VCC连接、5脚与MCU的30脚连接、6脚与MCU的31脚连接。
[0027] 如图7所示,通讯电路主芯片U5采用了 IS03082,该芯片为半双工RS485通讯芯片,内部高压隔离可达4kV。U5的I脚接VCC,3、7、8脚接地GND。4脚为接收使能,允许IS03082接收数据。5脚为驱动器输出使能,当其被MCU的22脚控制为高电平时,允许发送驱动器工作,反之,则禁止发送驱动器工作。U5的3、6脚与MCU的23、24脚连接,实现IS03082与M⑶的串行通讯的数据读写控制。R56是U5的6脚的上拉电阻,3脚由R58下拉到地GND,3脚并接有15pF滤波电容C28,提高读数据可靠。U5的5脚由R57下拉到地GND,默认状态下,IS03082禁止输出,当该管脚被MCU拉高时,允许输出。C27为U5电源VCC的滤波电容。U5的16脚接隔离电源的SVCC,15、9、10脚接隔离电源的地SGND。IS03082的12,13脚分别与485接线端子的1、2脚连接,是芯片的接收器输入和驱动器输出、接收器反向输入和驱动器反向输出引脚。RS485信号米用A、B两线差动传输,即VA大于VB0.2V时,表示为1,当VB大于VA0.2V表示为O。D1、D2、D3为双向ESD管,保护电压为8V。R59、R60、R61为RS485通讯双绞屏闭线的阻抗匹配电阻,在必要时选择性焊接。C30、C31滤波电容,过滤A、B引脚上的干扰波,提高稳定性能。C29为U5通讯芯片隔离端的电源滤波电容。485接线端的3脚用于外接双绞屏闭地线,内部R62与C32提高接地可靠、防干扰的作用。

Claims (1)

1.LED导向牌控制器,由供电电路、LED驱动电路、通信电路、MCU控制电路、扬声器驱动电路和红外接收头电路组成,其特征在于: 所述的供电电路包括三端稳压器U7和DC-DC隔离模块U6 ;电容C15、C16并联在DC-DC隔离模块U6的1、2引脚之间,作为前端滤波电容;电容C14、C13、电阻R63并联在DC-DC隔离模块U6的4、6引脚之间,电容C14、C13作为后端滤波电容,其中隔离模块U6的I引脚外接12V直流,2引脚和4引脚均接地,所述的DC-DC隔离模块U6型号为VB1205-1W ; 电容C36、C35并联在三端稳压器U7的1、2引脚之间,作为前端滤波电容,电容C34、C33并联在三端稳压器U7的2、3引脚之间,作为后端滤波电容;三端稳压器U7的I引脚依次通过电阻R64和二极管D4外接到12V直流,三端稳压器U7的2引脚接地;所述的三端稳压器U7型号为LM7805 ; 所述的MCU控制电路包括外部振荡电路、存储电路、复位电路、调试电路和主控芯片Ul ; 所述的外部振荡电路由15.360MHz的晶体振荡器Xl和电容C19、C20组成; 所述的存储电路包括存储芯片U3和上拉电阻R51、R52、R53 ;存储芯片U3的5、6、7引脚通过上拉电阻R53、R52、R51接电源VCC,存储芯片U3的5、6、7引脚同时接主控芯片Ul的4、2、3引脚;存储芯片U3的1、2、3、4引脚接地;所述的主控芯片Ul的型号为R8C/24,存储芯片U3型号为AT24C02 ; 所述的LED驱动电路共有六路,每路中有两根信号线与主控芯片Ul的I/O连接,其中一根是驱动信号线,另一根是采样信号线; 驱动信号线控制三极管的导·通·与截止,其中三极管的集电极连接到MOS管的栅极,栅极电压为串联电阻R4、R5的分压电压; 采样信号线采样MOS管的源极电压,经由低通滤波电路返回; 所述的扬声器驱动电路包括扬声器驱动芯片U4,扬声器驱动芯片U4的3引脚、7引脚接VCC电源,14引脚接地GND ;扬声器驱动芯片U4的5引脚与6引脚分别接喇叭端子SPEAKER的1、2端和3、4端,用于外接8 Ω喇叭;扬声器驱动芯片U4的U4的4引脚接电容C25到地GND ;扬声器驱动芯片U4的2、1、12、15引脚与别与主控芯片Ul的13、14、18、17引脚连接,扬声器驱动芯片U4的8、16引脚与主控芯片Ul的15、16引脚连接;所述的扬声器驱动芯片U4的型号为YX5P055 ; 所述的红外接收头电路包括HL端子,用于外接KSM603CM红外接收头及指示LED,HL端子的I引脚接VCC电源,2引脚接地,3引脚与主控芯片Ul的21引脚连接,4引脚与VCC连接、5引脚与主控芯片Ul的30引脚连接、6引脚与主控芯片Ul的31引脚连接; 所述的通信电路包括通信芯片U5,通信芯片U5的I引脚接VCC,3、7、8引脚接地GND,4引脚为接收使能,允许芯片接收数据;5引脚为驱动器输出使能,当其被主控芯片Ul的22引脚控制为高电平时,允许发送驱动器工作,反之,则禁止发送驱动器工作;通信芯片U5的·3、6引脚与主控芯片Ul的23、24引脚连接,实现通信芯片U5与主控芯片Ul的串行通讯的数据读写控制;电阻R56为通信芯片U5的6引脚的上拉电阻,3引脚由电阻R58下拉到地GND,3引脚并接有滤波电容C28 ;通信芯片U5的5引脚由电阻R57下拉到地GND,默认状态下,通信芯片U5禁止输出,当该引脚被主控芯片Ul拉高时,允许输出;电容C27为通信芯片U5电源VCC的滤波电容;通信芯片U5的16引脚接隔离电源SVCC,15、9、10引脚接隔离电源的地SGND ;通信芯片U5的12、13引脚分别与485接线端子的1、2引脚连接;所述的通讯电路主芯片U5型号为IS0 3082。
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