多路端口可编程霓虹灯及彩灯控制器

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多路端口可编程霓虹灯及彩灯控制器

现有的霓虹灯以及彩灯控制器多是使用专用集成电路，其中固化多种闪烁方式，一般只提供4～16路输出。由于在大型霓虹灯中使用的控制器路数相当多，一般只能定做，代价高而且灵活性较差。本设计由于采用了力源公司的新一代BASIC单片机PS1016及高性价比的8位LED控制驱动器PS7219，从而可实现多路端口，并且能够对任一端口进行控制，可广泛用于大型霓虹灯、塑料霓虹灯以及彩灯的可编程控制，既可在产品上直接编程，又可在计算机上调试好直接传输。具有设计简单、使用方便等特点。

1主要器件介绍 1.1 PS1016单片机    PS1016单片机引脚排列如图1所示，其特点如下：    1.固化在芯片内部的PICBASIC解释程序，提供32条语句；    2.20MHz的系统时钟，16位双向的位可独立编程为输入/输出（I/O）口，支持多种I/O操作；    3.PICBASIC源程序存放在外扩的24LC16BE2PROM中。E2PROM的容量为2K字节，约可存放600～800条语句。

1.2 8位LED控制驱动器PS7219
   PS7219引脚排列如图2所示。PS7219是一种高性能，低价格的多位LED显示驱动器。它在性能上完全兼容MAX7219，并增添了位闪等功能。其接口采用流行的同步串行外设接口（SPI），可与任何一种单片机方便接口，并可同时提供64路输出或驱动64只独立LED。PS7219内部具有15×8RAM功能控制寄存器，可方便寻址，对每位数字可单独控制、刷新，不需重写整个显示器。显示的亮度可数字控制，每位都具有闪烁使能控制位，引脚CON置高电平，可禁止所有显示，达到降低功耗的效果，并不影响对控制寄存器的修改。PS7219还有一个掉电模式，一个允许用户从1位数显示到8位数显示选择的扫描界限寄存器和一个强迫所有LED接通的测试模式。N个PS7219级联，可实现N×8位LED的显示。

2 硬件设计    硬件组成框图如图3所示。

          图3多路端口的可编程霓虹灯及彩灯控制器框图

    键盘输入由于对按键的要求不是太高，故使用了PS1016独有的POT语句来识别所按的键；数码显示为4个8段数码管，可由带I2C接口的LED驱动器SAA1064驱动；与微机的接口使用了MAX232接口电路。    整个系统以单片机PS1016为核心，它控制整个系统的输入输出。其控制可分为编程和运行两个状态，在编程状态PS1016接受小键盘的输入并把数据处理后存储到1M位CMOS串行E2PROM24LC256中。运行时从24LC256中顺序取出数据并按编程设计要求发送到各个PS7219中，点亮端口，整个程序循环运行。每增加一个分机便增加64路输出。
3 软件设计
   整个程序也分为编程和运行两个部分，程序总框图如图4所示。

                   图4程序流程框图
   
    本程序关键在于数据的输入、读取和写入。对24LC256的读写及对PS7219的写入格式程序的编写可参考力源的有关手册。存储在24LC256中的数据结构和标志位可以根据需要自己决定，这样可以方便将来用微机通过RS232口下传控制代码。PS1016单片机的程序在微机上编好后，通过开发器下传至单片机。
   PS1016利用SDA和SCL两根引脚形成一个I2C总线接口，数据传送速率为60kHz，使PS1016能扩展I2C器件。
   I2C数据传送格式如图5所示：
   其中S为启动信号，A为应答信号，R/W为读/写位，P为停止信号。

S

器件 类型

器件 选择

R/W

A

数据1

A

数据2

A

数据3

…

A

P

图5I2C数据传送格式

   24LC256工作于单字节读写或页读写模式，利用数据1，数据2来形成高低位地址。以下是PS1016读写24LC256程序，实现单字节数据写入和读出。

‘###写24LC256###

‘W10键盘输入的要点亮的端口号

‘高位为b21低位为b20

‘W1116位地址计数器高位为b23低位为b22

IICOUT$0A,$02,b23,b22,b21    ‘写入高位数据

W11=W11+1

IICOUT$0A,$02,b23,b22,b20    ‘写入低位数据

W11=W11+1

goto KEYBOARD INPUT    ‘到键盘输入子程序

…

‘###读24LC256###

W11=0    ‘地址计数器清零

IICIN$0A,$02,b23,b22,b21    ‘读入高位数据

W11=W11+1

IICOUT$0A,$02,b23,b22,b20    ‘读入低位数据

If w11=$FFFFthen START    ‘结束标志，重新开始

W11=W11+1

…     ‘发送W10数据到PS7219子程序

goto LOOP

   本设计已制作成功，在淮阴市商场的霓虹灯（共237路）广告中使用，性能良好，使用灵活，价格低廉。受到用户肯定。
   以上的程序设计，如果略加修改，便可用于可控大型焰火的燃放等其它领域。

参考文献
1PS1016BASIC单片机使用说明书.武汉:武汉力源电子股份有限公司,1997.5