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        LED點(diǎn)陣是公共信息的一種重要顯示終端，其中大屏幕LED點(diǎn)陣顯示屏在許多場合得以應(yīng)用。大屏幕顯示技術(shù)比中小屏幕顯示難度更大，因?yàn)槠淦聊淮螅?span style="word-break: break-all" class="hrefStyle">LED點(diǎn)數(shù)多， 而又要在極短時(shí)間內(nèi)刷新每個(gè)點(diǎn)，這就要求其掃描速率必須非常高，此外，大屏幕作為信息發(fā)布的重要媒介，對其穩(wěn)定性、可靠性以及可擴(kuò)展性要求都很高，只有設(shè)計(jì)合理的控制電路才能滿足上述要求。本文著重討論LED大屏幕設(shè)計(jì)中控制電路的幾種設(shè)計(jì)方法，針對不同的設(shè)計(jì)要求給出了不同的解決方案。

　　1 LED大屏幕系統(tǒng)的工作原理

　　典型的LED大屏幕顯示系統(tǒng)主要由信號控制系統(tǒng)﹑掃描和驅(qū)動電路以及LED陣列組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。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)，它的基本單元是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。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

　　信號控制系統(tǒng)是微機(jī)系統(tǒng)﹑單片機(jī)系統(tǒng)﹑微機(jī)Z單片機(jī)主從控制系統(tǒng)﹑可編程邏輯器件控制系統(tǒng)、紅外遙控系統(tǒng)﹑傳呼接收與控制系統(tǒng)等等。信號控制系統(tǒng)的任務(wù)是生成或接收LED顯示所需的數(shù)字信號，并控制整個(gè)LED顯示系統(tǒng)的各個(gè)部件按一定的分工和時(shí)序協(xié)調(diào)工作。行驅(qū)動電路多為三極管陣列，給LED提供大電流。列驅(qū)動由串入并出移位寄存器和鎖存器（或帶鎖存功能的移位寄存器）構(gòu)成。

　　待顯示數(shù)據(jù)就緒后，控制系統(tǒng)首先將第一行數(shù)據(jù)送入移位寄存器并鎖存，然后由行掃描電路選通LED陣列的第一行，點(diǎn)亮一段時(shí)間后，再以同樣方法顯示后續(xù)行，直至完成一幀的顯示內(nèi)容，如此循環(huán)往復(fù)。根據(jù)視覺暫留的原理，能夠?qū)崿F(xiàn)24f/s的顯示才能夠讓肉眼沒有明顯的停頓感，相當(dāng)于響應(yīng)時(shí)間要達(dá)到，40ms以下。當(dāng)LED顯示屏面積很大時(shí)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也非常大，從而增加了顯示系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間引起閃爍，為提高視覺效果，可以分區(qū)并行顯示。

　　在高速動態(tài)顯示時(shí)，LED的發(fā)光亮度與掃描周期內(nèi)的發(fā)光時(shí)間成正比，所以通過調(diào)制LED的發(fā)光時(shí)間與掃描周期的比值（即占空比）可以實(shí)現(xiàn)灰度顯示。

#p#分頁標(biāo)題#e#　　2 LED大屏幕控制電路的設(shè)計(jì)

　　控制電路的設(shè)計(jì)是大屏幕系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，控制電路設(shè)計(jì)包括信號控制系統(tǒng)、掃描電路和驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)，控制電路的設(shè)計(jì)一般由數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)緩存器、計(jì)數(shù)器﹑同步控制器﹑讀寫控制器﹑主從控制器、地址控制器、幀存儲器﹑數(shù)據(jù)選擇器、灰度調(diào)制器、移位寄存器等構(gòu)成。目前來說，LED顯示屏控制電路設(shè)計(jì)廣泛采用兩類器件作為其控制核心來實(shí)現(xiàn)，一類是單片機(jī)控制系統(tǒng)，另一類是可編程邏輯器件。

　　2.1 基于單片機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)方案

　　基于單片機(jī)的控制電路主要有兩種方案，一種是一片單片機(jī)作為主控器件控制和協(xié)調(diào)大屏幕整個(gè)顯示系統(tǒng)的顯示，一種是多片單片機(jī)構(gòu)成多處理器，其中一片作為主CPU，其它作為子CPU 一起控制大屏幕的顯示。

　　圖2 是采用單片CPU 設(shè)計(jì)的控制電路機(jī)構(gòu)示意圖，用89C52單片機(jī)作為控制核心。單片機(jī)接收從PC機(jī)或其他信息源發(fā)送來的顯示數(shù)據(jù)，存儲在Flash中，同時(shí)用RAM 6264作為場顯示緩存區(qū)，以實(shí)現(xiàn)不同顯示播出方式。89C52控制切換開關(guān)C1，C3和C2，C4同時(shí)對幀存儲器A，B交替進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作，將讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行并行5串行轉(zhuǎn)換送給顯示屏進(jìn)行顯示刷新。其中，自動地址生成器由4個(gè)計(jì)數(shù)器串聯(lián)構(gòu)成，并配以振蕩電路提供計(jì)數(shù)時(shí)鐘，對于一個(gè)M×N個(gè)像素的單色屏，當(dāng)刷新頻率為60Hz時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為M×N×60Hz對于多灰度級彩色大屏幕，數(shù)據(jù)送到顯示屏之前要進(jìn)行灰度調(diào)制重現(xiàn)圖像的色彩，對數(shù)據(jù)的處理速度要求更高，采用單片機(jī)控制可能在速度上無法滿足要求。

圖2 單片CPU控制電路結(jié)構(gòu)示意圖