LED圖文顯示屏控制系統的設計方案

　　1.5　掃描控制電路和LED陣列

　　目前大多數LED顯示屏的屏幕設計采用的是模塊化的結構，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也十分方便。LED顯示單元模塊分為L(cháng)ED點(diǎn)陣和驅動(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共用一列數據，每行LED的顯示時(shí)間占一個(gè)掃描周期的1/16。根據人眼的視覺(jué)暫留效應，只要整屏的刷新頻率大于60Hz,即可形成一幅穩定的畫(huà)面。每個(gè)LED顯示單元有8個(gè)紅色數據輸入端、8個(gè)綠色數據輸入端和8個(gè)行控制信號輸入端。

　　驅動(dòng)電路分為行驅動(dòng)和列驅動(dòng)。

　　行驅動(dòng)電路由2片3-8譯碼器74HC138組成。一個(gè)行選信號同時(shí)控制著(zhù)一行中所有LED的通斷，所以它需要較大的驅動(dòng)電流，為此選用4953。4953內含2個(gè)P溝道的MOSFET管，漏極電流最大可達419A,保證了行驅動(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的驅動(dòng)用于選通相應的行，實(shí)現對行的控制。

　　列驅動(dòng)采用74HC595,內含移位寄存器和三態(tài)輸出鎖存器，可以把串行輸入的8bit數據并行輸出。分別用8個(gè)74HC595鎖存紅色、綠色數據。單片機2路控制信號與所有595的時(shí)鐘輸入SRCLK,鎖存信號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：

　?。?）把顯示緩存區中的第1行紅色數據和綠色數據分別送入595鎖存；

　?。?）送行掃描信號，選通LED陣列的第一行并延時(shí)；

　?。?）行消隱，行掃描信號下移一行并重復上述過(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，可根據顯示長(cháng)度的不同需求靈活擴展LED單元，控制器保持不變。如需高度上擴展，可通過(guò)擴展CPLD/FPGA控制行掃描信號的同步來(lái)實(shí)現，在顯示和控制原理上并無(wú)差別。

　　2　系統的軟件設計

　　系統軟件包括上位機軟件和下位機軟件。上位機軟件用VC編寫(xiě)，與下位機通過(guò)異步串口進(jìn)行通信。上位機軟件的任務(wù)是校準時(shí)鐘，編輯顯示的內容、顏色和顯示效果等并把數據廣播發(fā)送到LED顯示控制器。通信的數據格式如表1所示。