专利名称：一种基于高压串联减流方式的led驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，具体地说就是经由耦合隔离电路将发送数据流发送给多级串联的显示节点，各级节点只截取与当前接收器相关的控制数据以驱动本级LED显示，并将余下数据流发送给下级节点处理。
背景技术：
随着技术的发展和人们生活水平的提高，在一些大型的娱乐场所常常会看到成千上万的LED灯在闪烁。但通常这些LED灯之间采用并联的连接方式，闪烁样式较为单一且难以控制改变，很难吸引人们的目光。当LED灯的数量需进一步增加时，比如在基于点阵的三维活动图像显示中，需要数万甚至更多的节点，在这么多节点并联的情况下，电源所需的额定输出电流非常大，大大增加了导线的发热量，使其易于损坏且布线成本较高。因此本发明提出的一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法可成为该领域研究的新途径。发明内容
发明目的本发明所要解决的技术问题是针对传统LED灯由于电流受限而导致的显示数量有限以及显示样式单一且难以控制改变的不足，提供一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，包括以下步骤
步骤一，将多个接收器节点串联；
步骤二，由发送器节点将所需发送数据帧经由耦合隔离电路发送给最高级接收器节点接收；
步骤三，每个节点截取自身所需数据以控制该节点的LED显示；
步骤四，将余下数据流发送给下级接收器节点接收。
本发明中，优选地，所述接收器节点包括稳压电路，处理器，耦合隔离电路，等阻抗替换电路和显示电路；
所述稳压电路主要由稳压管及电解电容组成，用于稳定单个节点的工作电压，使其在多级串联时仍然平稳有效的工作；节点并联大容值电解电容，进一步稳定各节点工作电压，克服电压跳变时由于电平的抖动而可能引发的数据采样出错；
所述耦合隔离电路用于克服上下两级节点由于参考地电压不同而导致信号不能通过处理器直接相连进行发送或接收的问题。
所述处理器用于接收经由耦合隔离电路发送过来的数据流，截取该级接收器节点所需控制LED灯的显示数据，并将余下数据流发送给下级接收器节点接收；根据截取数据位驱动LED灯显示；
所述等阻抗替换电路由处理器控制，当LED灯由亮变暗及因发送数据而引起的隔离电路跳变时进行阻抗替换，以保证各接收节点阻抗始终唯一，电流恒定，电压稳定。
本发明中，优选地，所述数据帧由同步数据和显示数据组成，同步数据用于通知接收器节点使其准备接收显示数据。约定各节点之间的通信速率，为防止采样出错，延迟半个周期后进行首次采样，并每隔一个周期采样一次；所述显示数据包含所有串联接收器节点所需的控制数据，用于控制其LED灯显示。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是上下两级接收器节点之间的连接方式。
图2是接收器节点间传送的数据帧格式。
图3是整个系统的流程图。
具体实施例方式
本发明公开了一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，包括以下步骤
步骤一，将多个接收器节点串联；
步骤二，由发送器节点将所需发送数据帧经由耦合隔离电路发送给最高级接收器节点接收；
步骤三，每个节点截取自身所需数据以控制该节点的LED显示；
步骤四，将余下数据流发送给下级接收器节点接收。
本发明中，步骤一，所述接收器节点由稳压电路，耦合隔离电路，处理器，等阻抗替换电路和显示电路组成。串联时是将下级接收器节点的高电位作为上级接收器节点所需的低电位，以此类推，组成多级接收器节点串联。
本发明中，步骤二，所述隔离电路，可以使用光耦器件实现；将数据帧从上级接收器节点发送给下级接收器节点的方法具体为，将光耦器件跨接在上下两级接收器，上级MCU 发送I/O 口接光二极管端，下级MCU接收I/O 口接光三极管端，从而使上级与下级完全隔离，如图1所示。上级可通过发送I/O 口发送高、低电平来控制下级接收I/O 口接收高(或低)、低(或高)电平，从而达到上下级接收器节点互不干扰的发送和接收数据帧的目的。 另外图1中所述电阻1、电阻2所在I/O支路分别在光耦导通到截止和LED由亮变暗时进行阻抗替换，以保证每个节点的阻抗不变，节点两端的电压稳定。另外需要注意的是图1所给出的具体实现方案中光耦管二极管端接下拉电阻，三极管端接上拉电阻，所以上级发送“0” 或“1”，下级接收的是“1”或“0”。
更具体地说，本发明实施时，通过MCU控制I/O 口发送一串“0/1”数据流，该数据流包括帧的起始分隔符1位、数据位N位，其中N为串联节点数目，如图2所示。这里应当指出，各级接收器节点之间的发送速率及采样频率应协商一致。具体接收时，当接收器的接收端口检测到上级接收器发送的上升沿时，延迟一个半周期后进行首次采样，并之后每隔一个周期对接收I/O 口采样一次，直到接收到N位停止。当接收器节点接收完全部数据位后，截取所接收数据流的最低位(约定最低位为当前接收器节点所需LED控制位)，“0”表示关闭LED灯，打开电阻2所在I/O支路；“1”表示打开LED灯，关闭电阻2所在I/O支路。 然后将所有数据位向右移1位，左侧最高位补0，将新组成的N位数据位(位数不变)发送给下级接收器节点接收，这样做的好处在于对所有节点的处理程序都一致，各节点串联不存在顺序问题。以此类推，实现控制任意节点接收器LED灯闪烁的目的。
本发明中，优选地，不使用奇偶校验位及终止位，以防数据传输出错时，传输立即停止，无法观察出错点后续节点LED灯闪烁，明确出错原因。
本发明中整个流程如图3所示，包括如下步骤
步骤1，发送器节点MCU向接收器节点发出起始信号位，并紧接着依次发送N位数据位，所有数据发送间隔为周期T ；
步骤2，接收器节点接收到起始位上升沿后延迟一个半周期进行首次采样，并每隔一个周期对数据位采样一次；
步骤3，判断采样是否结束，即是否采到指定位数N，如果是，则进行步骤4，否则重复步骤3 ；
步骤4，由当前接收器节点截取最末尾数据位，控制其LED灯行为；
步骤5，将余下数据位右移1位后(左侧补零，位数不变)，发送到下级接收器，重复步骤2 ；
步骤6，等待发送器节点再次发送数据帧。
本发明提供了一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法的思路及解决方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，如对数据帧重新设定、采用PWM数据驱动LED等，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，将多个接收器节点串联；步骤二，由发送器节点将所需发送数据帧经由耦合隔离电路发送给最高级接收器节点接收；步骤三，每个节点截取自身所需数据以控制该节点的LED显示；步骤四，将余下数据流发送给下级接收器节点接收。
2.根据权利要求1所述的一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，其特征在于，所述的接收器节点主要包含稳压电路，处理器，耦合隔离电路，等阻抗替换电路和显示电路；所述处理器接收上级接收器节点发送的数据帧，截取当前接收器节点所需数据以控制其LED灯显示，并将剩余数据流发送给下级接收器；所述耦合隔离电路用于消除发送器与接收器或接收器上下两级节点间数据通信时由于地电位差带来的影响，防止数据传输错误以及节点电压分配不均、跳动而损坏节点；所述等阻抗替换电路分别在LED灯由亮变暗及因发送数据而引起隔离电路跳变时进行阻抗替换，以保证各接收器节点阻抗始终唯一，电流恒定，电压稳定；所述稳压电路用于稳定各串联节点的工作电压。
3.根据权利要求2所述的一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，其特征在于，所述数据帧由同步数据和显示数据组成；所述同步数据用于通知下级接收器节点准备接收数据位；所述显示数据，其位数由串联节点数决定，每一位存储相对应节点的LED控制信息。
4.根据权利要求2所述的一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，其特征在于，所述LED灯由亮变暗时，为克服该I/O 口电流变化而导致该节点电压不稳定，在LED灯变暗的同时打开与该显示电路等阻抗的I/O支路；同理，在耦合隔离电路发送“0/1”数据时，也由等阻抗支路进行阻抗替代，以保证发送数据时，流过各节点的电流始终唯一。
全文摘要
本发明公开了一种基于高压串联减流方式的LED驱动方法，包括以下步骤将多个接收器节点串联；通过发送器节点将所要发送数据帧经由耦合隔离电路发送给最高级接收器节点接收；截取该接收器节点所需数据以控制其LED行为；将余下数据流发送给下级接收器节点接收；以此类推，构成所述的串联减流方式的LED驱动方式。本发明克服了传统并联电路所需较大电流的不足，且能保证各级接收器节点所占电压的相对稳定，只需发送指令便可点亮任意节点的LED，控制简单，效果突出。
文档编号H05B37/02GK102548128SQ20111040015
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者何雨兰, 封婷, 朱毅, 袁杰, 邵真天 申请人:南京大学