led显示屏的工作原理及速控制方案

1、LED显示屏的工作原理及速控制方案LED显示屏的工作原理及速控制方案2011年03月24日 诚信,权威,专业的广西LED行业网站 Led- | 致力于LED行业电子商务! 联系电话： QQ： 邮箱： 现在大屏幕LED显示屏的应用已越来越广泛。为了对成百、上千片的LED点阵片实现有序的、快速的显示控制，人们动了很多脑筋，双CPU、双RAM的方案，FPGA的方案等都获得了成功的应用；但是这些方案的显示控制过程还是先读后写。 本方案另开思路：用一条读指令，将读和写合在一步完成，可大大地进步显示控制的效率，且电路简单。 1 LED显示屏的工作原理 LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。动态扫描又分为行扫描和列扫描两种方式，常用的方式是行扫描。行扫描方式又分为8行扫描和16行扫描两种。 在行扫描工作方式下，每一片LED点阵片都有一组列驱动电路，列驱动电路中一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存待显示内容的字模数据。在行扫描工作方式下，同一排LED点阵片的同名行控制引脚是并接在一条线上的，共8条线，最后连接在一个行驱动电路上；行驱动电路中也一定有一片锁存器或移位寄存器，用来锁存行扫描信号。 LED

2、显示屏的列驱动电路和行驱动电路一般都采用单片机进行控制，常用的单片机是MCS51系列。LED显示屏显示的内容一般按字模的形式存放在单片机的外部数据存储器中，字模是8位二进制数。 单片机对LED显示屏的控制过程是先读后写。按LED点阵片在屏幕上的排列顺序，单片机先对第1排的第1片LED点阵片的列驱动锁存器，写进从外部数据存储器读得的字模数据，接着对第2片、第3片直到这一排的最后一片都写完字模数据后，单片机再对这一排的行驱动锁存器写行扫描信号，于是第1排第1行与字模数据相关的发光二极管点亮。接着第2排第1行、第3排第1行直到最后一排第1行的点亮。各排第1行都点亮后，延时一段时间，然后黑屏，这样就算完成了单片机对LED显示屏的一行扫描控制。 单片机对LED显示屏第2行的扫描控制、第3行的扫描控制直到第8行的扫描控制，其过程与第1行的扫描控制过程相同。对全部8行的控制过程都完成后，LED显示屏也就完成了1帧图像的完整显示。 固然按这种工作方式，LED显示屏是一行一行点亮的，每次都只有一行亮，但只要保证每行每秒钟能点亮50次以上，即刷新频率高于50 Hz，那么由于人的视觉惰性，所看到的LED显示

3、屏显示的图像还是全屏稳定的图像。 2 LED显示屏的传统控制方法 参考文献1对LED显示屏的控制电路作了回纳和比较。其中，显示控制电路是按行扫描方式工作的，列控制电路分为两大类。列控制电路中，一类是用74LS377之类的芯片作为列驱动电路的锁存器，CPU通过并行总线给列驱动电路的锁存器写字模数据；另一类是用移位寄存器74LS595之类的芯片作为列驱动电路的锁存器，CPU通过串行总线给列驱动电路的锁存器写字模数据。 无论是并行总线的控制方式还是串行总线的控制方式，其工作过程都是先给数据指针DPTR赋值，接着累加器A按数据指针DPTR的指向，从外部数据存储器RAM中读得字模数据。然后，并行总线时，再给数据指针DPTR赋值，接着CPU将累加器A中的字模数据，按数据指针DPTR的指向，写给LED点阵片列驱动电路的锁存器；串行总线时，CPU将累加器A中的字模数据，通过串行口写给LED点阵片列驱动电路的锁存器。 一般显示控制中，使用较多的单片机是MCS51系列。假设单片机系统的晶振频率是12 MHz，机器周期是1 s，上述两种控制方式完成1片LED点阵片的显示控制都得十几s。 本文提出的高速控制方

4、案，完成1片LED点阵片的显示控制大约只要4 s。按此推算，1片MCS51系列的单片机，差未几可以对600多片LED点阵片进行显示控制。与传统的控制方法相比，显示控制的效率成倍进步。 3 LED显示屏的高速控制方案 图1是高速控制方案LED显示屏电路原理。采用MCS51系列单片机对LED显示屏进行控制；随机存储器用作LED显示屏的数据存储器，存储待显示内容的字模数据；采用8行扫描方式，多片LED点阵片共用1组行驱动电路；每片LED点阵片都有一组列驱动电路，用74LS377作为列驱动的锁存器，CPU通过并行总线给列驱动电路的锁存器写字模数据；地址译码电路，用于产生LED点阵片行驱动电路和列驱动电路的片选地址。 广西LED照明-广西LED网 广西LED照明-广西LED网 本电路的行驱动锁存器的锁存控制，还是用CPU的写控制信号WR，不作更改。行驱动锁存器的片选信号也来自地址译码电路。为了避免数据存储器和LED点阵片之间的相互干扰，与这组地址对应的数据存储器的这部分存储空间就不用它了。 地址译码电路的设计，应保证LED点阵片列驱动电路的片选地址和数据存储器的某一段的逻辑地址是重叠的。具体设计

5、举例如下： 假定某一块LED显示屏用了240片LED点阵片，可显示1616的汉字60个，用1片MCS51系列单片机进行高速控制。这240片LED点阵片列驱动电路的片选地址就应有240个，地址译码电路必须保证译码后的有效地址大于这个数目。图1中的地址译码电路，输进的地址信号是A0A7和A11A15，没有接进A8、A9、A10。用74LS138译码器，三级译码后可得到256根有效地址线，第1根有效地址线对应外部数据存储器的8个地址：0000H、0100H、0200H、0300H、0400H、0500H、0600H、0700H。第2根有效地址线对应外部数据存储器的8个地址：0001H、0101H、0201H、0301H、0401H、0501H、0601H、0701H。第256根有效地址线对应外部数据存储器的8个地址：00FFH、01FFH、02FFH、03FFH、04FFH、05FFH、06FFH、07FFH。这256根有效地址线，240根给列驱动电路的片选地址，余下的给行驱动电路的片选地址；假如不够用，行驱动电路可考虑改为串行总线的方式进行控制。上述分析结果表明，1片LED点阵片的I/O接

6、口地址和数据存储器的8个字节的地址建立了重叠关系。这是由于每片LED点阵片都有8行，每行都对应1个字节的字模数据。 上述分析结果还表明，全部LED点阵片的I/O接口地址和数据存储器的0000H07FFH地址段建立了映射关系。数据存储器0000H07FFH中存放的正好是一帧图像的全部字模数据。 4 高速控制方案在LED显示屏中的应用 现在贸易上用的大屏幕LED显示屏，用到的LED点阵片成百、上千甚至几千片。单片机对LED显示屏的控制，包括单片机与PC机的通讯、字模数据的数据处理以及显示控制三个部分。1片单片机要与PC机通讯，又要进行数据处理，还要进行显示控制，肯定是忙不过来的。 为了解决大屏幕LED显示屏的控终光目，很多文献都对控制方案作了成功的设计。不少方案36的基本思路是数据处理由一片单片机完成，显示控制由另一片单片机或一个专门设计的电路完成。这些方案的控制效率固然很高，但是电路比较复杂。 广西LED照明-广西LED网 广西LED照明-广西LED网 图2 数据存储器分段选择开关电路 本方案的基本思路是，单片机与PC机的通讯、数据处理及显示控制都由1片单片机完成。显示控制采用本文提出的

7、高速控制方案，电路简单，而且显示控制的效率很高。例如，LED点阵片采用常用的6 cm6 cm外廓尺寸的LED点阵片时，屏幕面积小于2 m2时，1片MCS51系列单片机就可以完成。但是，高速控制方案用于大屏幕LED显示屏，还有一些题目要解决： 单片机与PC机的通讯题目。大屏幕LED显示屏与PC机连接时，PC机用来编辑待显示的内容，并将内容传给大屏幕LED显示屏中的单片机。PC机与单片机通讯时，不会干扰显示屏的工作。由于显示屏工作时，是一场一场显示的，场与场之间有黑屏的时间，利用黑屏的时间进行通讯完全没有题目。 增加显示场次的题目。大部分显示屏的工作方式是，显示的内容一场、一场、又一场，如此循环。前面的设计只考虑了显示一帧图像时，LED点阵片的I/O接口地址和数据存储器的一段建立映射关系的题目，因此只能显示一场定格的图像。在图1的基础上增加图2，可以使LED点阵片的I/O接口地址和数据存储器的多段建立映射关系。工作时，由P1口控制多路开关，切换数据存储器的不同段和LED点阵片的I/O接口地址映射，于是显示屏就可以一场一场地循环显示了。假如扩充外部数据存储器的片数，并由P1口使能其中的一片有

8、效，那么将可以扩充更多的段和LED点阵片的I/O接口地址建立映射关系，这样的话，像拉幕、流水等一些显示效果，也就可以实现了。 字模数据的数据处理题目。显示的方式比较多，比如有定格、拉幕、流水，流水方式中又有向左流水、向右流水等。在转换显示方式时，就必须进行一次字模数据的数据处理，用1片单片机，这也不会成为题目。由于转换显示方式时，本来要黑屏1 s至几s，这段时间也就正好用来进行数据处理了。 结语 本LED显示屏的高速控制方案，经应用证实工作稳定、可靠，且电路简单，特别适合银行汇率显示屏、利率显示屏使用。另外本文提出的灵活运用读指令的思路，也可以提供给人们作为鉴戒。 参考文献 1 张敏，任琼. LED显示屏几种控制电路及比较J. 江汉大学学报，2001,18（3）: 67-69. LED显示屏基本原理 r / 2 何立民. MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接*术M.北京：北京航空航天大学出版社，1990:68. 3 熊雨凯，吴光敏. 嵌进式大屏幕LED显示屏的设计与实现J. 现代电子技术,2006,29（22）:43-45. 4 李小清，刘克刚，朱秋萍. 用FPGA设计大屏幕LED显示屏J. 电子技术（上海）,2005,32（1）:12-15. 5 郑刚，李宇成. LED大屏幕显示系统的设计J. 北方产业大学学报,2001,13（3）:32-36. 6 杨卫中，霍利民. LED大屏幕信息显示系统的设计J. 河北产业大学学报,1998,27（3）:87-92. 本文章来源于创彩源LED显示屏，转载请注明出处！

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