LED圖文顯示屏控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　1.5　掃描控制電路和LED陣列

　　目前大多數(shù)LED顯示屏的屏幕設(shè)計(jì)采用的是模塊化的結(jié)構(gòu)，其基本單元是LED顯示單元模塊，屏幕大小和形狀可靈活改變，顯示屏的安裝和維護(hù)也十分方便。LED顯示單元模塊分為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣和驅(qū)動(dòng)電路2部分。

　　該LED點(diǎn)陣選用紅綠雙基色屏，可顯示紅、綠、黃3種顏色，價(jià)格適中。每個(gè)模塊是16×64像素，由16塊8×8像素共陽(yáng)極LED點(diǎn)陣組成。16行LED共用一列數(shù)據(jù)，每行LED的顯示時(shí)間占一個(gè)掃描周期的1/16。根據(jù)人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要整屏的刷新頻率大于60Hz,即可形成一幅穩(wěn)定的畫(huà)面。每個(gè)LED顯示單元有8個(gè)紅色數(shù)據(jù)輸入端、8個(gè)綠色數(shù)據(jù)輸入端和8個(gè)行控制信號(hào)輸入端。

　　驅(qū)動(dòng)電路分為行驅(qū)動(dòng)和列驅(qū)動(dòng)。

　　行驅(qū)動(dòng)電路由2片3-8譯碼器74HC138組成。一個(gè)行選信號(hào)同時(shí)控制著一行中所有LED的通斷，所以它需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，為此選用4953。4953內(nèi)含2個(gè)P溝道的MOSFET管，漏極電流最大可達(dá)419A,保證了行驅(qū)動(dòng)能力，16×64點(diǎn)陣需要8片4953。2片138的16路輸出分別通過(guò)4953的驅(qū)動(dòng)用于選通相應(yīng)的行，實(shí)現(xiàn)對(duì)行的控制。

　　列驅(qū)動(dòng)采用74HC595,內(nèi)含移位寄存器和三態(tài)輸出鎖存器，可以把串行輸入的8bit數(shù)據(jù)并行輸出。分別用8個(gè)74HC595鎖存紅色、綠色數(shù)據(jù)。單片機(jī)2路控制信號(hào)與所有595的時(shí)鐘輸入SRCLK,鎖存信號(hào)RCLK相連。第1片595的串行輸出接到第2片595的串行輸入端，同理，其他引腳的連接方式一樣，通過(guò)這種級(jí)聯(lián)的方式，把8個(gè)595芯片連在一起，同時(shí)每個(gè)595芯片的并行輸出連接8個(gè)LED的列。

　　顯示過(guò)程為：

　?。?）把顯示緩存區(qū)中的第1行紅色數(shù)據(jù)和綠色數(shù)據(jù)分別送入595鎖存；

　?。?）送行掃描信號(hào)，選通LED陣列的第一行并延時(shí)；

　　（3）行消隱，行掃描信號(hào)下移一行并重復(fù)上述過(guò)程直至完成第16行的顯示。如此循環(huán)。

　　每個(gè)LED顯示單元模塊有2個(gè)接口，可根據(jù)顯示長(zhǎng)度的不同需求靈活擴(kuò)展LED單元，控制器保持不變。如需高度上擴(kuò)展，可通過(guò)擴(kuò)展CPLD/FPGA控制行掃描信號(hào)的同步來(lái)實(shí)現(xiàn)，在顯示和控制原理上并無(wú)差別。

　　2　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件。上位機(jī)軟件用VC編寫(xiě)，與下位機(jī)通過(guò)異步串口進(jìn)行通信。上位機(jī)軟件的任務(wù)是校準(zhǔn)時(shí)鐘，編輯顯示的內(nèi)容、顏色和顯示效果等并把數(shù)據(jù)廣播發(fā)送到LED顯示控制器。通信的數(shù)據(jù)格式如表1所示。