大屏幕LED显示屏的高速控制方案
LED显示屏控制解决方案

LED显示屏控制系统一体化解决方案创高产品定位高端,CREATOR创高的LED显示屏主要的芯片与材料都是采用进口的知名品牌,以保证整套系列的高质量,高性能。
不少LED显示屏企业为了降低成本,开始自己做LED封装。
CREATOR创高认为做LED封装产业整合在今天这个时代来说只算是传统企业的做法。
创高坚信是不断提升企业的研发核心创新能力,目前CREATOR创高在LED显示屏行业中,是为数不多的提供完整系统解决方案的企业之一。
创高以卓越的视听领域产品开发经验,成功迈入LED显示屏控制系统领域,提供完整的系统解决方案,包括屏体控制器及控制软件、各种SDI高清信号转换器、画面分割,高清3G矩阵,环境测试软件等。
CREATOR创高可以在3200HZ的扫描频率下实现16bits的灰度等级灰度等级是在同一亮度下,显示屏从最暗到最亮之间的技术处理级数。
对于数字化的显示技术而言,灰度是显示色彩数的决定因素。
灰度等级主要取决于系统的A/D转换位数。
当然系统的视频处理芯片、存储器以及传输系统都要提供相应位数的支持才行,总体来说,就是整套系统硬件设备都必须支持到一定的灰度等级。
灰度等级一定要在特定的扫描频率的前提下讨论才有意义,比如有些控制系统可以达到12bits的灰度,但是是在100HZ左右的扫描频率下实现的,那么这个灰度对于一般的应用是可以的,但是对于需要高刷新率的情况下就不适用。
CREATOR创高的控制系统可以在3200HZ的扫描频率下实现16bits的灰度等级,另外颜色处理是14bits,确保观众能够平滑的观看快速运动的图像。
因此CREATOR创高的LED显示屏显示的色彩更丰富,画面也更细腻,更易表现丰富的细节。
利用了强化数字处理的创高大屏幕能够提供65536级(16bit)的灰度控制及64级(6bit)之亮度控制,使影像中的暗位更细致。
而16 bit 数字处理亦使每一层次之间的灰度变化更为流畅。
卓越的LED控制系统提升显示屏显示效果CREATOR LED控制系统主要由屏体控制器、视频切换器和视频处理器组成,其优势大体可分为以下几大项:1、采用全数字控制技术采用内嵌DSP技术和内嵌32bit处理器能够直接把数字信号传输到屏幕上,传输高达2.97Gbps的多速率信号,支持PAL/NTSC数字解码,无需任何模数转换,因此没有任何图像损失。
LED显示屏控制解决方案

汇报人:日期:CATALOGUE目录•LED显示屏控制概述•LED显示屏硬件控制方案•LED显示屏软件控制方案•LED显示屏网络与远程控制方案•LED显示屏控制解决方案的案例与应用•LED显示屏控制技术的挑战与发展前景01LED显示屏控制概述LED显示屏的原理及应用•LED显示屏的控制原理主要是通过控制器对LED灯珠进行驱动,实现图像、文字、视频等多种信息的显示。
根据像素组成方式,LED显示屏可馆、演艺舞台、城市亮化等各个方面。
•广告传媒:LED显示屏可用于室内外广告牌,展示各种广告内容,吸引顾客关注。
•体育场馆:在体育场馆中,LED显示屏可实时显示比赛信息、计时计分等内容,提升观众观看体验。
•演艺舞台:演艺舞台上的LED显示屏可作为背景幕,展示与演出内容相关的视觉特效,增强演出效果。
因此,LED显示屏控制对于提升显示效果、节能环保以及提高安全性等方面都具有重要意义。
提高安全性:对于室外LED显示屏,控制系统还具有防雷击、防过流等保护功能,确保显示屏在各种恶劣环境下安全运行。
节能环保:LED显示屏具有低功耗、长寿命等特点,通过智能控制,可以进一步降低能耗,实现节能环保。
LED显示屏控制的重要性体现在以下几个方面提升显示效果:通过精确控制,可以实现高分辨率、高刷新率、高色彩还原度的显示效果,满足各种观看需求。
LED显示屏控制的重要性和意义随着科技的不断进步和创新,LED显示屏控制也在不断发展完善。
以下是LED显示屏控制的发展趋势智能化:借助人工智能、大数据等技术,实现LED显示屏的智能化控制。
通过自动识别和分析显示内容,智能调整亮度、色彩等参数,实现最佳显示效果。
网络化:借助互联网技术,实现远程控制和监控。
用户可以通过手机、电脑等设备,随时随地对LED显示屏进行控制和管理。
高清化:随着显示技术的不断发展,LED显示屏的分辨率不断提高,未来将实现更高清晰度的显示效果,满足更高端的视觉需求。
集成化:将LED显示屏控制系统与其他相关系统进行集成,如音视频系统、照明系统等,实现多系统协同工作,提升整体性能。
用FPGA实现大屏幕LED显示屏的控制

引言目前,市场上的中小规模LED显示系统,一般采用传统的单片机作为主控芯片。
对LED大屏幕显示屏来说,由于数据传输量大,要求扫描速度快,而单片机内部的资源较少、运行速度较慢,难于满足系统要求。
以FPGA作为控制器,一方面,FPGA采用软件编程实现硬件功能,速度较快;另一方面,它的引脚资源丰富,可扩展性强。
因此,用单片FPGA和简单的外围电路就可以实现大屏幕LED显示屏的控制,无需另外设计汉字库,具有集成度高、稳定性好、设计灵活和效率高等优点。
1 系统总体结构LED大屏幕显示系统由上位机(PC机)、单片机系统、FPGA控制器、LED 显示屏的行列等模块组成,如图1所示。
上位机负责汉字、字符等数据的采集与发送。
单片机系统与上位机之间以异步串行通信工作方式,通过串行端口从上位机获得已完成格式转换的待显示的图形点阵数据,并将其存入EEPROM存储器。
之后通过FPGA控制器,将存储器的显示数据还原到LED显示屏。
扫描控制电路采用芯片CyclONeEP1C6,利用VHDL语言编程实现,采用1/16扫描方式,刷新频率在60Hz以上。
本文着重介绍2561024的单色图文显示屏的FPGA控制模块。
2 LED显示屏基本工作原理对大屏幕LED显示屏来说,列显示数据通常采用的是串行传输方式,行采用1/16的扫描方式。
图2为1632点阵屏单元模块的基本结构,列驱动电路采用4个74HC595级联而成。
在移位脉冲SRCLK的作用下,串行数据从74HC595的数据端口SER一位一位地输入,当一行的所有32列数据传送完后,输出锁存信号RCLK并选通行信号Y0,则第1行的各列数据就可按要求显示。
按同样的方法显示其余各行,当16行数据扫描一遍(即完成一个周期)后,再从第1行开始下一个周期的扫描。
只要扫描的周期小于20ms,显示屏就不闪烁。
2561024大屏幕显示屏由1632个的1632点阵屏级联而成。
为了缩短控制系统到屏体的信号传输时间,将显示数据分为16个区,每个区由161024点阵组成,每行数据为1024/8=128字节,显示屏的像素信号由LED显示屏的右侧向左侧传输移位,把16个分区的数据存在同一块存储器。
高速公路LED屏同步控制系统两篇

高速公路LED屏同步控制系统两篇篇一:高速公路LED屏同步控制系统设计方案文件总目录1、现状2、系统实现目标3、系统功能说明4、系统构成5、结构设计6、系统软件7、网络控制现状XXXX所,XX收费站,XX收费站,为全彩。
XX,XX,为双基色。
各站LED屏信息不能和省中心同步。
各站LED屏信息只能在本站控制。
系统实现目标要把各站点信息下发到省中心监控室。
对天XX服务区LED屏信息下发需开通一个2M带宽。
各站点要和省中心信息要以带光口以太网交换机相连实现同步传输。
系统功能◆我们的总体设计目标是,把本系统设计成为一套高可靠性、智能化的现场实时显示系统。
该系统应具备信息发布、图像显示、立体声响、调节控制、和远程编辑控制等基本功能。
◆本屏采用了多媒体和同步控制技术,其显示与播放可与控制计算机屏幕上的内容完全一致,LED显示屏上的图像色彩、缩放比例和显示尺寸,还可通过鼠标在计算机上随意调整。
具体功能如下:◇文字显示可以任意点阵显示中英文各种字体,有多种显示进入和退出方式,显示变换灵活。
◇图片显示可将各种山水、人物图片放到显示屏上显示。
◇视频播放接入VCD/DVD、录像机、摄像机等视频信号源,屏上可显示视频画面;接入闭路电视信号,屏上便可收看各频道的电视节目。
◇可直接与高保真音响系统相联,实现有声显示。
音频系统可以达到现场声像同步的要求。
◇配电系统具有过压、过流、欠压、短路保护功能系统构成◆LED显示屏系统由显示系统、控制系统(含运行环境智能监控与安全保护系统、多媒体配套设备系统)、信息录入和节目制作终端等部分构成,◆图中,控制机是P4主机,在本系统中起控制显示屏播放的作用。
显示屏显示所需要的软件、显示内容、监测控制控制软件均存储于此机器中。
控制机置于机房中,信息录入、节目制作终端可置于本机房或异地办公室中。
◆显示屏体:LED发光器件组成的可控显示板(显示单元和灰度系统构成)。
◆结构骨架:显示屏体支撑部分,含显示单元固定架、外框架和维护架等。
高速收费站显示屏施工方案

高速收费站显示屏施工方案1. 引言高速收费站是现代化交通管理系统中的重要组成部分,用于实时显示交通信息、收费信息以及其他相关信息。
高速收费站显示屏的施工方案需要考虑可靠性、可操作性、易维护性等多个因素,以确保系统的安全性和可持续发展。
本文将介绍一种高速收费站显示屏的施工方案,包括硬件设备的选择、布局设计、电力供应方案以及施工流程等。
该方案旨在提供一种全面且可靠的解决方案,以满足高速收费站的需求。
2. 硬件设备选择高速收费站显示屏的硬件设备选择是整个施工方案的基础。
以下是一些常用的硬件设备:•LED显示屏:LED显示屏是最常见的高速收费站显示设备,它具有高亮度、高清晰度、长寿命等优点,可以在各种光照条件下清晰显示。
•液晶显示屏:液晶显示屏相比于LED显示屏,具有更低的能耗和更高的清晰度,适合在户外环境中使用。
根据实际需求和预算限制,可以选择合适的硬件设备进行安装。
3. 布局设计高速收费站显示屏的布局设计需要考虑可视性、信息展示和人员流动等因素。
•可视性:显示屏应该设置在能够被过往车辆容易看到的位置,避免因路况和视线等因素而降低可视性。
通常情况下,显示屏应该位于收费站的正中央或路口附近。
•信息展示:根据需求,显示屏可以分为多个显示区域,用于展示不同类型的信息,如交通信息、车道指引、收费信息等。
•人员流动:显示屏的位置应该不会妨碍人员流动和工作人员的操作。
在布局设计时需要考虑显示屏周围的通行道路和人行道,并合理安排相关设备的位置。
4. 电力供应方案高速收费站显示屏所需的电力供应方案是确保显示屏正常运行的关键。
•电源选型:根据显示屏的功耗和使用环境等因素选择合适的电源设备,可以选择市电供电或使用太阳能供电。
•电力保护:为了保护显示屏和电源设备免受电力波动和突发事故的影响,需要在电力供应方案中加入过流保护、过压保护等电力保护装置。
•电线敷设:为了确保电力供应的稳定性和安全性,需要合理敷设电线,选择合适的电线材料和线径,并对电线进行绝缘处理。
可实现超高清LED显示屏的光纤控制系统

可实现超高清LED显示屏的光纤控制系统本文介绍了几种可实现4K2K显示需求的超高清LED显示屏的10Gbps光纤控制系统设计方案,其中XAUI分离式10Gbps单路光纤通讯方案性价比最高。
目前在市场上,夏普、东芝、三星、LG等公司相继推出了4K2K超高清电视或裸眼3D电视(物理分辨率3840×2160),夏普的“ICC-4K”技术、东芝的“超解像”技术均可将当前的1080p信号倍线到3840×2160,4K2K规格无论是水平方向还是在垂直方向,都是现有主流全高清显示设备1920×1080p分辨率的2倍,总像素数量达到了800万以上,是全高清的4倍。
而在LED全彩显示领域,因具有无限拼接特点,超过4K2K的LED显示屏和3D LED显示屏早已问世。
不过当前市场主流LED显示屏控制系统主要为近距离DVI输入双口千兆网模式和远距离2~3.125Gbps光纤通讯模式,8位色阶输入时单板支持的最大分辨率仅能达到1280×1024(60Hz,无压缩),若要支持超高分辨率显示,必须采用多卡或多控制器系统,并搭配昂贵的视频分割放大器才能实现,但支持的源信号输入依然是1280×1024。
显然,当前的LED显示屏控制系统已滞后于视频和通信技术的发展,满足不了市场和用户的更高需求。
为此,我们在研制前一代2~3.125Gbps LED显示屏光纤控制器的基础上,采用成熟的万兆网通讯技术和器件,设计了一种支持HDMI 1.4a音视频输入的超高清LED显示屏10Gbps 光纤控制系统,大幅度提升了传统LED显示屏控制器的带宽、功能和性价比。
总体设计方案图1所示为超高清LED显示屏10Gbps光纤控制系统整体逻辑设计,分为发送和接收两部分,其中发送部分包括HDMI输入口、DVI输入口、USB接口、ADV7619、CP2102、FPGA、DDR、Flash、PCIe插口、外设和光纤通讯,接收部分包括光纤通讯(与发送部分完全相同)、FPGA、10~12路千兆网PHY输出矩阵、DDR、Flash、外设、音频输出和多功能接口。
大屏控制方案
大屏控制方案概述大屏控制方案是指通过使用各种技术手段和设备来实现对大屏进行远程控制、内容展示和交互操作的一种方案。
随着信息技术的发展,大屏控制方案已经广泛应用于会议室、展厅、监控中心等多个场景,为用户提供了更便捷和高效的显示和操作体验。
本文将介绍大屏控制方案的技术原理、应用场景和常见的实现方案,以帮助读者更好地理解和使用大屏控制方案。
技术原理大屏控制方案的实现离不开以下几个关键技术:1. 大屏显示技术大屏显示技术是大屏控制的基础,通常采用高分辨率的液晶显示屏或LED屏幕来实现。
大屏的分辨率和尺寸决定了显示的效果和可视范围。
同时,大屏的显示方式也需要考虑,比如单屏显示、分屏显示、画中画等。
2. 远程控制技术远程控制技术是实现对大屏的远程操控的关键。
常见的远程控制方式包括无线投屏、远程桌面、远程控制软件等。
无线投屏可以通过将移动设备或电脑与大屏连接,实现对大屏内容的投射和控制。
远程桌面技术则通过网络将远程设备的屏幕内容显示到大屏上,实现远程控制。
远程控制软件则提供了多种控制大屏的功能,比如远程输入、鼠标控制等。
3. 内容展示和交互技术内容展示和交互技术是大屏控制方案中非常重要的部分。
通过使用多媒体播放器、交互设备和软件等,可以实现对大屏内容的灵活展示和交互操作。
常见的功能包括多媒体播放、图文显示、数据可视化展示、触摸交互等。
应用场景大屏控制方案可以应用于多个场景,以下是其中几个典型的应用场景:1. 会议室大屏控制方案在会议室中的应用非常广泛。
通过使用大屏,会议室可以方便地展示演示文稿、图表、报告等内容,同时可以与移动设备和电脑进行无线投屏和远程控制,实现与会人员的互动和协作。
2. 展厅在展厅中,大屏控制方案可以用来展示产品介绍、宣传视频、展品信息等内容,帮助观众更好地了解展厅的展品和主题。
同时,通过触摸交互技术,观众还可以与大屏进行互动,了解更多详细信息。
3. 监控中心大屏控制方案在监控中心中的应用非常重要。
LED大屏幕的控制方案
可靠性有所提高。
③ 嵌入式系统在大屏幕设计中的应 用 由于嵌入式计算机技术具有单片机无 法比
拟的优点:指令执行速度比普通单片机 高一个数量级,支持大容量的存储空间 和存储器接口类型,高位宽的数据总
线,多种外设通信接口,特别是嵌入式 操作系统的使用可以更为有效地管理系 统资源的分配
LED大屏幕的控制方案
zso222 /leddpm/index.html
主控器件控制和协调大屏幕整个显示系 统的显示;一种是多片单片机构成多处理 器,其中一片作为主 CPU,其
余作为子 CPU一起控制大屏幕的显示。
② 基于 பைடு நூலகம்PLD/FPGA 的控制电路设 计方案
视频图像信号频率高、数据量大,要求 实时处理,加之 电路的数字逻辑相当复 杂,采用 CPLD/FPGA
设计控制电路,可以简化系统结构,便 于调试。采用 CPLD/FPGA 器件对其中的 同步控制、主从控制、
读写控制和灰度调制等大量电路进行了 集成,使图像数据处理更为快速,图像 更加稳定,而且系统结构紧凑,工作
LED显示屏控制解决方案
LED显示屏控制解决方案概述LED显示屏是一种使用LED点阵排列而成的平面显示设备,广泛应用于广告、信息发布、舞台演出等领域。
为了实现对LED显示屏的控制,需要使用合适的控制解决方案。
本文将介绍一种常见的LED显示屏控制解决方案,包括硬件和软件层面。
硬件方案LED显示屏控制的硬件方案主要包括LED控制卡、显示屏模块和接口电路。
LED控制卡LED控制卡是控制LED显示屏的核心设备,它接收外部信号,并根据信号的要求来控制显示屏的亮度、颜色、动画等。
LED控制卡通常采用高性能的处理器和大容量的存储器,以保证稳定的控制效果。
根据LED显示屏的规格和需求,可以选择不同型号的LED控制卡。
显示屏模块显示屏模块是LED显示屏的基本单元,它由多个LED点阵构成。
每个显示屏模块包含一个或多个显示单元,每个显示单元可以是一个独立的LED点阵或者多个LED点阵的组合。
显示屏模块通常具有较高的亮度和清晰度,以确保在各种环境下都能获得良好的显示效果。
接口电路接口电路是连接LED控制卡和显示屏模块的桥梁,它负责将控制卡发送的信号转换为显示屏模块可以理解的信号,并将显示屏模块内部的状态信息反馈给控制卡。
接口电路通常采用高速传输技术,如以太网、串行通信等,以确保高效的数据传输和可靠的通信。
LED显示屏控制的软件方案主要包括LED显示控制程序和控制协议。
LED显示控制程序LED显示控制程序是运行在LED控制卡上的软件,它负责接收外部信号并解析,然后根据解析结果控制显示屏模块的显示效果。
LED显示控制程序通常具有友好的用户界面,通过界面可以方便地设置LED显示屏的各种参数,如亮度、颜色、动画等。
控制协议控制协议是指定了通信规则和数据格式的协议,用于LED控制卡与外部设备之间的通信。
常见的LED显示屏控制协议有DMX512、TCP/IP等。
控制协议通常包括命令、数据包和校验等部分,确保了数据的可靠传输和正确解析。
LED显示屏控制解决方案广泛应用于各个领域,以下列举了几个常见的应用场景:•广告牌:LED显示屏可用于展示各种广告内容,如商店招牌、道路广告牌等。
LED显示屏控制系统方案
LED显示屏控制系统的分析与设计摘要本文根据LED图文显示屏系统的具体要求,通过查阅资料,分析并归纳出具体设计方案。
即系统体系结构、系统整体工作流程、软件控制系统的设计以及串行通信设计。
这个系统的工作流程是:通过软件控制系统提供的编辑工具完成图文编辑工作,对编辑的信息实现字模提取,然后可以根据系统提供的显示模式加载显示效果,确认为欲显示信息后保存文件,然后通过程序调用Windows函数,并采用RS-232C串口通信,实现数据到无线发射机的传输。
本文具体设计了三个模块:编辑功能模块,字模提取模块,效果添加及预览模块。
系统是否需要更新以及现有设计是否能够满足要求都有待于进一步的研究。
关键词:LED 字模串行通信目录1 绪论1.1 LED显示屏的研究背景及意义 (5)1.2 软件开发工具C++概述 (6)2 LED显示屏控制系统的系统分析2.1 整体分析 (8)2.2 计算机软件模块分析与设计 (8)3 串行接口3.1 串行通信的工作原理 (10)3.2 RS-232C串行通信简介 (10)3.3 RS-232C引脚及使用 (11)3.4 MAX-232介绍 (12)4 软件控制系统设计与实现4.1编辑功能设计与实现 (14)4.2字模提取 (16)4.3效果添加与预览功能的设计与实现 (18)4.4控制系统软件设计 (20)5 总结 26 参考文献 (27)致 (28)1 绪论1.1 LED显示屏的研究背景及意义在当今现代信息化社会的高速发展过程中,大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。
随着宽带网络的发展,数字化的多媒体容将在信息世界中占据主流,新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体容的中心。
与传统的显示设备相比,这种未来的巨大需求让大屏幕显示技术成为众人目光的焦点:(1) LED显示屏色彩丰富,显示方式变化多样(图形、文字、三维、二维动画、电视画面等)、亮度高、寿命长,是信息传播设施划时代的产品。
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大屏幕LED显示屏的高速控制方案2008-05-24 07:54摘要以MCS51系列单片机为例,介绍单片机对大屏幕LED显示屏的一种高速控制方案。
单片机对LED显示屏的显示控制,一般是先从数据存储器读取数据,然后将数据写给LED点阵片。
本方案的创新点是:用一条对外部数据存储器的读指令,同时完成对外部数据存储器读和对LED点阵片的写操作。
本文详细介绍高速控制方案的电路设计,并简要提示软件编制的要点;最后介绍高速控制方案在大屏幕LED显示屏中的应用。
关键词高速控制LED显示屏大屏幕MCS-51引言LED显示屏的基本工作原理是动态扫描。
显示控制的过程是先从数据存储器读得字模数据,再通过单片机的串行口或并行口将数据写给LED点阵片,然后再行扫描。
动态扫描方案和静态显示方案相比节省驱动元件,但要求刷新频率高于50 Hz,以避免显示的图像或文字出现闪烁。
由于刷新频率的限制,一片单片机能控制显示元件的片数是较少的。
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,人们动了许多脑筋,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,可大大地提高显示控制的效率,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,写入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。
虽然按这种工作方式,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归纳和比较。
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 μs,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μs。
本文提出的高速控制方案,完成1片LED点阵片的显示控制大约只要4 μs。
按此推算,1片MCS51系列的单片机,差不多可以对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提高。
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62512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。
图1 高速控制方案LED显示屏电原理本方案的特点有两个:第一,虽然CPU还是通过并行总线给列驱动电路的锁存器写字模数据,但是锁存器的锁存信号改用了CPU的控制信号RD,而不是常规用法的WR;第二,地址译码电路保证了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,而不是常规用法,这两组地址必须分开。
由于上述电路的一些简单更改,单片机对LED显示屏的显示控制效率将发生明显的变化。
具体工作过程如下:假定数据指针DPTR中已经装入了数据存储器的地址,执行指令“MOVXA,@DPTR”。
这条指令的功能是CPU按DPTR的指向从外部数据存储器中读字模数据,读到累加器A中;但是在本电路中,由于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,也就是说,在执行指令“MOVXA,@DPTR”时,DPTR除了指向外部数据存储器的某个地址外,还选中了某一个LED点阵片列驱动电路的锁存器。
如果此时被选中的这个锁存器的锁存引脚正好有打入脉冲来到,那么锁存器也就将从外部数据存储器送出的字模数据锁住了。
这个打入脉冲用的就是RD。
RD是CPU在执行指令“MOVXA,@DPTR”时向外部数据存储器发出的读控制信号。
由于MCS51系列单片机的读控制信号RD和写控制信号WR的时序完全相同[2],RD代替WR实现锁存功能,当然也就没有什么悬念了。
这条指令在执行时,在完成对数据存储器读的同时,又完成了对LED点阵片的写,因此加快了显示控制的过程。
前面讲过,并行总线时CPU完成1次向LED点阵片的列驱动电路的锁存器写字模数据的程序过程,大约需要十几μs;而现在只要4 μs,快多了,因为现在完成1次向LED点阵片的列驱动电路的锁存器写字模数据的程序过程只要两步,首先给数据指针DPTR赋有效地址,接着CPU按DPTR的指向从外部数据存储器中读字模数据,与此同时也将字模数据传给了LED点阵片列驱动电路的锁存器。
2条指令,4个机器周期,4 μs。
这里要补充说明一点,在编制全部LED点阵片列驱动电路的锁存器写字模数据的程序时,不要用循环指令,因为那样每次过程又得增加2 μs;要采用对LED点阵片逐片编程的方法,这样编出来的程序虽然占空间,但节省了时间。
用空间换时间的设计方法,有时也是设计人员值得尝试的一种方法。
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。
具体设计举例如下:假定某一块LED显示屏用了240片LED点阵片,可显示16×16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量。
图1中的地址译码电路,输入的地址信号是A0~A7和A11~A15,没有接入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;如果不够用,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。
这是因为每片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0000H~07FFH地址段建立了映射关系。
数据存储器0000H~07FFH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商业上用的大屏幕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机的通信、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机通信,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显示屏的控制问题,许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虽然很高,但是电路比较复杂。
本方案的基本思路是,单片机与PC机的通信、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 cm×6 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,还有一些问题要解决:①单片机与PC机的通信问题。
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机与单片机通信时,不会干扰显示屏的工作。