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led顯示屏工作原理分析

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led顯示屏工作原理分析

發布日期:2017-05-01 作者: 點擊:


    

   led顯示屏的基本工作原理是動態掃描。顯示控製的過程是先從數據存儲器讀得字模數據,再通過單片機的串行口或並行口將數據寫給led點陣片,然後再行掃描。動態掃描方案和靜態顯示方案相比節省驅動元件,但要求刷新頻率高於50hz,以避免顯示的圖像或文字出現閃爍。由於刷新頻率的限製,一片單片機能控製顯示元件的片數是較少的。

現在大屏幕led顯示屏的應用已越來越廣泛。為了對成百、上千片的led點陣片實現有序的、快速的顯示控製,人們動了許多腦筋,雙cpu、雙ram的方案,fpga的方案等都獲得了成功的應用;但是這些方案的顯示控製過程還是先讀後寫。本方案另開思路:用一條讀指令,將讀和寫合在一步完成,可大大地提高顯示控製的效率,且電路簡單。

1、led顯示屏的工作原理

   led顯示屏高清屏的基本工作原理是動態掃描。動態掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式,常用的方式是行掃描。行掃描方式又分為8行掃描和16行掃描兩種。在行掃描工作方式下,每一片led點陣片都有一組列驅動電路,列驅動電路中一定有一片鎖存器或移位寄存器,用來鎖存待顯示內容的字模數據。在行掃描工作方式下,同一排led點陣片的同名行控製引腳是並接在一條線上的,共8條線,最後連接在一個行驅動電路上;行驅動電路中也一定有一片鎖存器或移位寄存器,用來鎖存行掃描信號。

led顯示屏的列驅動電路和行驅動電路一般都采用單片機進行控製,常用的單片機是mcs51係列。led顯示屏顯示的內容一般按字模的形式存放在單片機的外部數據存儲器中,字模是8位二進製數。

    單片機對led顯示屏的控製過程是先讀後寫。按led點陣片在屏幕上的排列順序,單片機先對第1排的第1片led點陣片的列驅動鎖存器,寫入從外部數據存儲器讀得的字模數據,接著對第2片、第3片……直到這一排的最後一片都寫完字模數據後,單片機再對這一排的行驅動鎖存器寫行掃描信號,於是第1排第1行與字模數據相關的發光二極管點亮。接著第2排第1行、第3排第1行……直到最後一排第1行的點亮。各排第1行都點亮後,延時一段時間,然後黑屏,這樣就算完成了單片機對led顯示屏的一行掃描控製。

單片機對led顯示屏第2行的掃描控製、第3行的掃描控製……直到第8行的掃描控製,其過程與第1行的掃描控製過程相同。對全部8行的控製過程都完成後,led顯示屏也就完成了1幀圖像的完整顯示。

   雖然按這種工作方式,led顯示屏是一行一行點亮的,每次都隻有一行亮,但隻要保證每行每秒鍾能點亮50次以上,即刷新頻率高於50hz,那麽由於人的視覺惰性,所看到的led顯示屏顯示的圖像還是全屏穩定的圖像。

2、led顯示屏的傳統控製方法

   對led顯示屏的控製電路作了歸納和比較。其中,顯示控製電路是按行掃描方式工作的,列控製電路分為兩大類。列控製電路中,一類是用74ls377之類的芯片作為列驅動電路的鎖存器,cpu通過並行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據;另一類是用移位寄存器74ls595之類的芯片作為列驅動電路的鎖存器,cpu通過串行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據。

   無論是並行總線的控製方式還是串行總線的控製方式,其工作過程都是先給數據指針dptr賦值,接著累加器a按數據指針dptr的指向,從外部數據存儲器ram中讀得字模數據。然後,並行總線時,再給數據指針dptr賦值,接著cpu將累加器a中的字模數據,按數據指針dptr的指向,寫給led點陣片列驅動電路的鎖存器;串行總線時,cpu將累加器a中的字模數據,通過串行口寫給led點陣片列驅動電路的鎖存器。

   一般顯示控製中,使用較多的單片機是mcs51係列。假設單片機係統的晶振頻率是12mhz,機器周期是1μs,上述兩種控製方式完成1片led點陣片的顯示控製都得十幾μs。

本文提出的高速控製方案,完成1片led點陣片的顯示控製大約隻要4μs。按此推算,1片mcs51係列的單片機,差不多可以對600多片led點陣片進行顯示控製。與傳統的控製方法相比,顯示控製的效率成倍提高。

   led顯示屏的高速控製方案圖1是高速控製方案led顯示屏電路原理。采用mcs51係列單片機對led顯示屏進行控製;隨機存儲器62512用作led顯示屏的數據存儲器,存儲待顯示內容的字模數據;采用8行掃描方式,多片led點陣片共用1組行驅動電路;每片led點陣片都有一組列驅動電路,用74ls377作為列驅動的鎖存器,cpu通過並行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據;地址譯碼電路,用於產生led點陣片行驅動電路和列驅動電路的片選地址。

3、高速控製方案led顯示屏電原理

   本方案的特點有兩個:

   第一,雖然cpu還是通過並行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據,但是鎖存器的鎖存信號改用了cpu的控製信號rd,而不是常規用法的wr;

   第二,地址譯碼電路保證了led點陣片列驅動電路的片選地址和數據存儲器的某一段的邏輯地址是重疊的,而不是常規用法,這兩組地址必須分開。由於上述電路的一些簡單 更改,單片機對led顯示屏的顯示控製效率將發生明顯的變化。

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