地址碼控制的發光二極體顯示系統及其控制方法
2023-05-28 10:33:36
專利名稱：地址碼控制的發光二極體顯示系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及發光二極體點陣顯示系統領域，具體為一種地址碼控制的發光二極體顯示系統及其控制方法。
(二)技術背景因宣傳和廣告的需要，大型屏幕動態圖形顯示系統近年來有迅猛的發展。霓虹燈構成的動態圖形顯示系統顯示的信息量有限，且其安裝、能耗、價格及使用壽命等方面的問題，使其普及受到限制。液晶屏幕的優勢在於其發布信息的即時性，但是液晶屏幕的價格過高，難以用作戶外的大型顯示屏幕。目前體育場或建築物的信息發布平臺主要是使用發光二極體點陣構成的顯示系統。大型發光二極體屏幕是由多個發光點組成的，每個發光點是由不同顏色的多個發光二極體構成的，由幾十行幾十列發光點組成的矩陣成為大型發光二極體屏幕牆，當要顯示大字時，可用多行或多列發光二極體來顯示一個橫或豎筆畫。如此大量的發光二極體的電源線、信號線其連接、安裝極為繁雜，其控制也極為繁複。正因此其成本也極高，造價高達每平方米上萬元，其維護的成本也同樣高，故一般用戶不敢問津。因此，大型動態圖形顯示屏幕尚難以廣泛使用。
發明內容本發明的目的是設計一種地址碼控制的發光二極體顯示系統，顯示屏由發光二極體顯示點的行列矩陣構成，每行上的顯示點狀態由行單片機控制，而各行單片機則由管理機進行管理，管理機與上位機相連接，接受上位機的指令，這樣構成了上位機控制管理機、管理機又控制行單片機、行單片機控制顯示點的發光二極體顯示系統。
本發明的另一目的是設計地址碼控制的發光二極體顯示系統的控制方法，上位機自動分析、解析客戶欲顯示的信息，把信息分解成行狀態和點狀態，經上位機通信口將這些狀態數據發送到管理機，管理機將行狀態和點狀態傳送到每一行的行單片機中，行單片機控制各顯示點內發光二極體的亮或滅狀態，從而即時顯示動態圖形。
本地址碼控制的發光二極體顯示系統包括發光二極體行列矩陣和控制該矩陣的單片機、計算機，系統的上位機、管理機、行單片機、顯示點逐級連接，控制管理髮光二極體行列矩陣按客戶指令進行顯示。本系統的上位機為安裝有相應的應用軟體的微機，與一臺或多臺管理機連接。上位機接收管理人員輸入的顯示圖形的圖形文件或文字文件後，把文件解析為行狀態和點狀態數據，並把行、點狀態數據發送到管理機。管理機為至少有兩個通信口的單片機，管理機的一個通信口與上位機連接接收上位機數據，另一通信口經一總線與16～256個行單片機串接，向各行單片機發送該行狀態數據。各行單片機為8位單片機，包括行地址編碼器和相應軟體，行地址編碼器中有一個唯一的行地址碼，有多達256個點地址碼，行單片機與管理機串行連接通信，行單片機和直流電源經兩根電源線和一根通信線和32～256個顯示點並聯，行單片機與顯示點為串行通信。每個顯示點有一個或多個可變三色的發光二極體或者一組或多組三色發光二極體和具有接收、驅動和地址解碼器功能的集成電路連接，集成電路的解碼器有四種狀態鎖存輸出，決定發光二級管的各色燈亮、滅狀態，各顯示點有一個本行內唯一的點地址碼。每行具有32～256個顯示點的16～256行顯示點組成了發光二極體矩陣顯示屏。
上位機可經有線或無線或網絡方式下接一個或多個管理機，也就是說一臺上位機可以管理多臺顯示屏，組成一個大規模的顯示系統。
當矩陣的行數大於64時，為了加快整個屏幕的顯示速度，可增加一上級管理機，上級管理機上接上位機，下與2～64臺管理機連接，上級管理機接收上位機指令，再分解為行狀態指令發送到各管理機上，每臺管理機與不多於64個行單片機連接，將其接收的指令發送到與其連接的多個行單片機上。
本地址碼控制的發光二極體顯示系統的控制方法包括如下步驟上位機接收管理人員編輯的文字文件，如TXT格式文件，或圖形文件，如BMP、JPG格式文件，並將其轉換為點陣圖形文件，設置圖形動畫形式、時間、方向等參數再分解為每一行每個顯示點的顏色亮滅、重複次數、時間等狀態信息，傳送到管理機；管理機接收上位機傳來的各行、各顯示點狀態信息並存儲，將其分解為各行的狀態指令向各行單片機傳送；因管理機和行單片機為串行通信方式，因此各行的數據是順序發送的，發送完畢後管理機再給各行單片機一個顯示指令；各行單片機判斷得到與本行地址碼相同的指令則接收並保存，將各顯示點狀態數據轉換為幀數據包，當接收到管理機的顯示指令時，各行單片機同時向本行的各顯示點發送各點狀態指令數據包；指令以串行數據發出，一個數據包包括一連串的幀數據頭、地址碼、狀態和結束碼；各顯示點的集成電路判斷到屬於本點地址碼的狀態指令即接收保存，指令經集成電路的解碼器轉換為控制本顯示點各個可變色發光二極體或各色組發光二極體的指令，集成電路驅動顯示點的各發光二極體按指令狀態亮或滅並保持，直到接收到新的指令。
本發明的地址碼控制的發光二極體顯示系統的優點為1、可構成多達256×256個發光二極體的大型發光矩陣，其連線簡單，各行發光二極體只有兩條電源線和一條通信線，無需列控制線，因此本系統的大型發光二極體顯示系統成本低，以32行、256列、單個顯示點面積10cm×10cm的顯示系統為例，其顯示屏總面積達八十平方米以上，造價僅數萬元，與現有的動輒上百萬、甚至數百萬元的大型顯示屏相比有顯著優勢；2、因本系統的結構連線簡單、靈活、安裝方便，每一個顯示點可以按照不同的布局接入，如一行256個點可以布局成16×16的點陣顯示塊，故安裝維修均很方便；3、顯示點發光亮度高，每個顯示點可包括1～8個可變色發光二極體或1～8組三色發光二極體，即一個顯示點可有多達24個發光二極體；4、上位機可與多個管理機及顯示屏用無線或網絡連接，集中管理，形成發光二極體顯示屏群系，擴大規模宣傳效果。
本發明的地址碼控制的發光二極體顯示系統控制方法的優點為1、採用類似於點陣印表機的原理，顯示屏每行的每個顯示點有一個地址碼，各點執行符合地址碼的指令，管理機統一指揮行單片機，行單片機指揮顯示點，一級一級傳送上位機的程序指令，完成顯示點的狀態變換；2、顯示點的集成電路接收一組信號時間約為3毫秒，本控制方法完成一行256個顯示點顯示僅需要0.8秒，基本滿足人的視覺要求；3、上位機統一處理圖形、文字文件，便於即時發送文字、靜態圖形信息，而且管理機和行單片機都無需建立自己的顯示字庫和圖形庫，簡化了整個系統的軟體、硬體結構。
圖1為本地址碼控制的發光二極體顯示系統的實施例整體結構示意圖；圖2為本地址碼控制的發光二極體顯示系統實施例某個行單片機、電源與該行的多個顯示點的連接示意圖；圖3為本地址碼控制的發光二極體顯示系統實施例某個顯示點的電路示意圖；圖4為本地址碼控制的發光二極體顯示系統實施例某個顯示點的多組三色燈排列示意圖；圖5為本地址碼控制的發光二極體顯示系統控制方法實施例流程示意圖。
具體實施方式
本發明的地址碼控制的發光二極體顯示系統實施例如圖1所示，包括發光二極體矩陣和控制矩陣的單片機、計算機，系統由上位機、管理機、行單片機、點單片機、顯示點逐級控制連接，管理控制發光二極體行列矩陣顯示屏。
本例系統的上位機經有線或無線或網絡方式下接二個管理機；上位機為一般商用微機，有有線、和/或無線、和/或網絡通信接口，配裝有應用軟體。
本系統的管理機為至少有兩個通信口的單片機，與上位機經有線或無線或網絡方式相連接，並經一通信總線與各行單片機連接，管理機內存儲各行單片機地址碼，以及應用軟體。本例的系統有32個行單片機與管理機連接，行單片機為8位單片機，包括行地址編碼器和應用軟體，其行地址編碼器內存儲該行可多達256個的各點地址碼與本行唯一的行地址碼。行單片機的串行通信口與本行單片機管理的各顯示點經通信線並聯，行單片機根據本行的地址碼接收管理機發送的本行的各顯示點狀態指令，並負責向本行各顯示點發送亮或滅的狀態指令。本例中行單片機採用功能強的嵌入式單片機，以便於更新應用軟體、系統控制軟體。
本系統的一行內有256個顯示點，如圖2所示，各顯示點由2根電源線與電源並聯，一根通信線串接各顯示點與行單片機。也可用此兩根電源線作為通信線而省掉通信線，但需要改變顯示點的接收電路。
對於少於64行的小型單個顯示屏，與上位機連接的管理機兼為行單片機，省掉行單片機，管理機經電源線和通信線直接和32～256個顯示點並聯。
顯示點的電路連接如圖3所示，有三色發光二極體和具有接收、驅動和地址解碼器功能的集成電路連接。各顯示點在行中各有一個唯一的點地址碼，顯示點判斷到行單片機發送的與本點的地址碼相同的狀態指令則接受執行。如圖4所示，本例中每個顯示點包括8組三色發光二極體，顯示點中紅、綠、藍3個發光二極體縱向排列為一組，多組橫向連排，相鄰組的發光二極體顏色交錯，如第一組由上至下為紅綠藍，第二組即為綠藍紅，第三組為藍紅綠，第四組再為紅綠藍……。同一顯示點的各相鄰的發光二極體顏色不同。顯示點的地址解碼器將指令解碼得到本點發光二級管紅色亮、綠色亮、藍色亮和全滅四種狀態，驅動電路使各色組的發光二極體亮或滅並保持，直到接收到新的指令。
顯示點內也可採用一個或多個可變三色的發光二極體，在集成電路的驅動下為發紅光、或綠光、或藍光或熄滅四種狀態。
本地址碼控制的發光二極體顯示系統的控制方法的實施例流程如圖4所示，包括如下步驟上位機接收人工編輯的文字或圖形文件並將其轉換為點陣圖形文件，再分解為各行顯示點狀態信息，傳送到管理機；管理機依次接收上位機傳來的各行顯示點狀態信息，將其分解為各行的狀態指令，逐行向各行單片機分發傳送狀態指令數據，發送完畢後管理機再給各行單片機一個顯示指令；各行單片機判斷到與本行地址碼相同的指令則接收保存，並向本行的各點地址編碼器發送各點狀態指令；指令以串行數據發出，一個數據包包括一連串的幀數據頭、地址碼、狀態和結束碼；各顯示點判斷屬於本點地址碼的狀態指令接收並保存，指令經解碼器轉換為控制本點各發光二極體驅動指令，本顯示點的各色組發光二極體按指令狀態亮或滅並保持，即顯示屏按用戶指令顯示一圖形或文字，直到接收到新的指令。
權利要求
1一種地址碼控制的發光二極體顯示系統，包括發光二極體行列矩陣和控制該矩陣的單片機、計算機，其特徵在於系統包括上位機、管理機、行單片機、點單片機、顯示點，逐級連接，管理控制發光二極體行列矩陣顯示屏；本系統的上位機為安裝有相應的應用軟體微機，與一臺或多臺管理機連接；上位機接收管理人員輸入的顯示圖形的圖形文件或文字文件後把文件解析為行狀態和點狀態數據，並把行點狀態數據發送到各管理機；管理機為至少有兩個通信口的單片機，管理機的一個通信口與上位機連接接收上位機數據，另一通信口經一總線與16～256個行單片機串接；管理機向各行單片機發送該行狀態數據；各行單片機為8位單片機，包括行地址編碼器和相應軟體，行地址編碼器中有一個唯一的行地址碼，有多達256個點地址碼，行單片機與管理機串行連接通信，行單片機和直流電源經兩根電源線和一根通信線和32～256個顯示點並聯；每個顯示點有一個或多個可變三色的發光二極體或者一組或多組三色發光二極體和具有接收、驅動和地址解碼器功能的集成電路連接，集成電路的解碼器有四種狀態鎖存輸出，決定發光二級管的各色燈亮、滅狀態，各顯示點各有一個本行內唯一的點地址碼。
2根據權利要求1所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統，其特徵在於當矩陣的行數大於64時，增加一上級管理機，上級管理機與2～64臺管理機連接，上級管理機與上位機連接、接收上位機指令，再分解為行狀態指令發送到各管理機上，每臺管理機與不多於64個行單片機連接，將其接收的發送到與其連接的多個行單片機上。
3根據權利要求1所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統，其特徵在於對於少於64行的小型單個顯示屏，與上位機連接的管理機兼為行單片機，直接經電源線和通信線和32～256個顯示點並聯。
4根據權利要求1所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統，其特徵在於行單片機和直流電源經兩根電源線和32～256個顯示點並聯，此兩根電源線也用作為通信線。
5根據權利要求1至4中任一項所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統，其特徵在於同一顯示點有1～8組紅、綠、藍三色發光二極體，相鄰的發光二極體顏色不同。
6根據權利要求1至4中任一項所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統，其特徵在於同一顯示點有1～8個可發紅、綠、藍三色光的變色發光二極體。
7如權利要求1至6中任一項所述的地址碼控制的發光二極體顯示系統的控制方法，其特徵在於包括如下步驟上位機接收管理人員編輯的文字文件或圖形文件，並將其轉換為點陣圖形文件，設置圖形動畫形式、時間、方向等參數，再分解為每一行每個顯示點的顏色亮滅、重複次數、時間等狀態信息，傳送到管理機；管理機依次接收上位機傳來的各行、各顯示點狀態信息並存儲，將其分解為各行的狀態指令向各行單片機傳送；發送完畢後管理機再給各行單片機一個顯示指令；各行單片機判斷得到與本行地址碼相同的指令則接收並保存，將各顯示點狀態數據轉換為幀數據包，當接收到管理機的顯示指令時，各行單片機同時向本行的各顯示點發送各點狀態指令數據包；各顯示點的集成電路判斷屬於本點地址碼的狀態指令接收保存，指令經集成電路解碼器轉換為控制本顯示點各個可變色發光二極體或各色組發光二極體的指令，集成電路驅動顯示點的各發光二極體按指令狀態亮或滅並保持，直到接收到新的指令。
全文摘要
本地址碼控制的發光二極體顯示系統的上位機、管理機、行單片機、顯示點逐級連接，控制管理髮光二極體行列矩陣按客戶指令進行顯示。上位機與一或多臺管理機連接，管理機與16～256個有行地址碼的行單片機串接，各行單片機及電源與32～256個顯示點並聯。各顯示點有發光二極體和集成電路，有唯一的點地址碼。本系統的控制方法為上位機接收顯示圖形文件，轉換並解析為行點狀態數據，發送到管理機，管理機轉發行點狀態數據到各行單片機，行單片機接收與本行地址碼相同的指令，當得到管理機的顯示指令時，各行單片機同時向本行顯示點發送指令。各發光二極體則按不同顏色亮或滅並保持，顯示出所需圖案，至得到新的指令。本系統連線簡單，成本低。
文檔編號G09G3/14GK1804962SQ200610020190
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月18日 優先權日2006年1月18日
發明者韋韌絲, 莫維佳 申請人:韋韌絲, 莫維佳