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行业知识

LED大屏幕组成结构


LED大屏幕一般分为屏体和控制器两大部分。

屏体的主要部分是点阵模块,还有行列驱动电路及其他配套电路。一块由 M行 N 列组成的 M×N 大屏幕,其LED数量已经相当大,不宜使用静态显示驱动电路。扫描驱动电路一般采用多行(在 1/16 扫描方式下,就是 16 行)的同名列共用一套列驱动器。行驱动器一行的行线连到电源的一端,列驱动器一列的列线连接到电源的另一端。当行驱动选中第 i 行,列驱动选中第 j 列时,对应的 LED 根据列驱动器的数据要求进行显示。控制电路负责有序地选通各行,在选通每一行之前还要把该行各列的数据准备好。一旦该行选通,这一行线上的 LED 发光器件就可以根据列数据进行显示。

这种时序控制电路,可以由布线逻辑完成,但考虑到显示数据存储和设计的灵活性及通用性,目前一般都采用单片机或嵌入式系统来实现。简单的显示模式和显示数据可以由下位机自身产生和存储,复杂多变的显示数据或显示模式可由上位机生成后下载给下位机。

控制器即控制电路部分主要负责存储(及生成)显示数据、安排控制信号的定时和顺序、与上位机进行通信等功能,由于实现方式繁多,这里不再累述。以下介绍几种常见的控制方案:

① 基于单片机的控制电路设计方案

基于单片机的控制电路主要有两种方案,一种是一片单片机作为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 CPLD/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 LED 大屏幕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,通过其高效的调度算法,使得整个应用程序的设计可以采用多任务的方式实现,极大地提高系统的运行速度和可靠性。