並行鎖存led屏電路的製作方法

2023-10-06 12:00:54 3

專利名稱：並行鎖存led屏電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種並行鎖存LED屏電路，具體地講，是一種新型信息顯示媒體LED顯示屏電路。
背景技術：
LED顯示屏是八十年代後期在全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體，它利用發光二極體構成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環境適應能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域得到了廣泛的應用。LED顯示屏的應用涉及社會經濟的方方面面，它的領域主要包括:(I)證券交易、金融信息顯示。(2)機場航班、汽車、港口、車站旅客引導信息顯示。北京站、北京西站、南昌站、大連港等國內重要火車站和港口都安裝了國內廠家提供的產品和系統。(3)體育場館信息顯示。LED顯示屏已取代了傳統的燈泡及CRT顯示屏，四十三屆世乒賽主場地天津體育中心首次採用了國產全彩色視頻LED顯示屏，受到普遍好評，上海體育中心、大連體育場等許多國內重要體育場館相繼採用了 LED顯示屏作為信息顯示的主要手段。(4)電力調度、車輛動態跟蹤、車輛調高度管理等調度指揮中心信息顯示。(5)郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業務宣傳及信息顯示。(6)廣告媒體新產品廣告系統；(7)演出和集會如我國建國50周年大慶、美國總統大選、莫斯科850周年慶典、日本冬季奧運會、波蘭教皇的訪問、巴西狂歡節、世界各地的新千年慶典，這些節日中大型顯示屏增加了藝術影響力，在播放廣告和信息的同時也團結了人們。現有技術顯示系統的工作原理是:
顯示系統是一個串一併傳輸再掃描驅動的顯示原理，它由上位機，通信系統，單片機系統，解碼電路，顯示驅動電路和LED點陣屏六部分組成。以一個16X16點陣的漢字為例，單片機採用的是行掃描，首先將要顯示第一排16個數據按位串行發送到移位寄存器74HC595，8片74HC595是串聯在一起的，傳一位數據自動向前移一位，一排需要連續送數(移動)16次，等到一行16個數據全部送達74HC595內後，鎖存到LED屏上(顯示第一排)，接著第二排繼續著第一排的動作，顯示第二排這第一排顯示就消失了，留在你眼中的只是第一排的暫留映像；…，第三排，…依次移動16次顯示一個完整的文字的16排，單片機要做256次位傳送指令操作，算上其它的輔助指令操作單片機的操作次數更多，耗費大量的時間。也就是說單片機總是在手忙腳亂地將一個字的16個單元的數據(8位單片機為8個單元一下略)大卸八塊，拆成16個單元(0，I)再一個接一個用16個位傳送指令動作傳給外設去顯示，其目的僅僅是滿足了「使用了串行」的工作原理(也許還有一些，但從結構圖分析看來很少)，而後果是嚴重的，一個單片機本身的速度慢、資源少，一個51單片機僅能顯示16X16點陣的漢字約2排X12.5=25個漢字，顯示能力很弱，構建大屏幕LED顯示屏需要很多單片機顯示子系統級聯，所以足以顯出單片機「串一併」工作方式捉襟見肘的窘境；使單片機無法進行大面積 LED顯示屏的控制，也使單片機無法有足夠的資源進行一些高級的動作，如圖、文的流動、變色、變形的流暢處理等，更不用說進行256色65536個灰度的處理。

發明內容
為了解決現有技術的問題，本發明對現有的LED顯示屏的底層硬體結構進行優化，把串一併按位操作的送數指令變成直接按字並行送數鎖存，以顯示16X16LED點陣為例，I排16個單元所用的送數指令操作，用8位單片機一排16個LED送數2次即可，顯示完整的16排所作的送數指令也僅為32次，從按位送數指令的256次降為按字傳送32次，只是原來送數指令操作的1/8 ;如果用16位單片機，從256次降為16次，只是原來的1/16 ；字長越長，送數指令操作降低越多。電路布線量僅增加了 8根(或16、32)覆銅線，板間連接用8線接線排代替單線即可，這些增加在今天的電子技術時代真的不值一提，但使用的IC數量大大減少。不管多少單元都應該以最簡潔的方式、最快的動作傳給外設去點亮LED即可，中間搞那麼多花哨的動作就大大降低了效率，簡直是浪費。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
一種並行鎖存LED屏電路，由解碼器(1)、LED驅動三極體陣列、LED陣列(2)、並行鎖存驅動器(3)，數據總線(4)解碼器(5)等構成，LED驅動三極體陣列通過解碼器(I)經過四根地址總線連接到單片機上驅動LED陣列的橫排陣列，LED陣列的縱排陣列與並行鎖存驅動器(3)連接，並行鎖存驅動器(3)通過解碼器(5)、數據總線(4)連接到單片機上。所述並行鎖存驅動器(3)是一個並行數據傳輸，一次性鎖存的外設，它的通道數彡8位,每個通道驅動電流彡20mA。所述並行鎖存驅動器(3)為8路同相3態雙向總線發送器/接收器74LS245。所述並行鎖存驅動器(3)為具有三態輸出的20位總線接口 D類鎖存器74ACT16841。本發明的有益效 果是:儘可能集約化、集成化驅動IC晶片，如用一片4-16的多路分配器74HC154替代了 2片74 HC138做解碼器，一個16排點陣的漢字只需一片1C。並行鎖存驅動器(3)的兩大特點:(a)並行鎖存驅動器(3) ^ 8位，並行鎖存驅動器的長度並不限於8位字節或16位字長，也包括32位字長和64位字長以及以上，隨著計算機技術的發展，32位機、64位機的大量湧現，按字傳送更多地減少單片機的操作次數，8位、16位、32位、64位長度LED陣列單片機僅需I次送數操作就能取代相對應的8次、16次、32次及64次串一併的鎖存動作，例如32位並行鎖存驅動器有32個通道，I次可點亮32列LED(2個漢字)，512次送數操作變成16次，效率提高了 32倍，仔細核算送數及循環指令的機器周期還會使這個比值成倍上升，使一個16位單片機控制LED的面積數十倍增長，顯示漢字的數目從25個增加到400個左右，當然節約下來的時間和資源也可用於LED顯示屏的圖、文處理，增強圖、文動態時的自然流暢。硬體和接線也節省了，結構簡單。(b)並行鎖存驅動器(3)的每個通道驅動電流> 20mA，使單片機不需外加三極體陣列直接驅動相應的LED列線。74LS245為雙向總線發送器/接收器，它有3態輸出的8組總線收發器，最大驅動電流24mA, 74ACT16841為具有三態輸出的20位總線接口 D類鎖存器，最大驅動電流24mA，單片機不需外加三極體陣列直接驅動20列LED (—般使用其中的16位)，使單片機不需外加三極體陣列直接驅動相應列的LED。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的系統原理圖。圖2是8X8LED陣列結構示意圖。圖3是圖2 16X16LED陣列顯示漢字示意圖。圖4是741s245邏輯圖。圖5是MlsM5功能表。(表)
圖6是74ACT16841頂視圖。圖7是74ACT16841 —個通道的邏輯示意圖。圖8 是 74actl6841 邏輯圖。圖9是74actl6841建議操作條件。(表)
圖中(I)解碼器，(2) LED陣列，(3) LED驅動器，(4)數據總線，(5)解碼器，(6)地址總線。
具體實施例方式實施例1用74LS245作並行鎖存驅動IC電路的原理
在圖1中，解碼器(I)經 過地址總線連接到單片機上，解碼器(I)為4線-16線解碼器，需要四根地址總線a、b、c、d驅動LED陣列的對應16X 16點陣的漢字的16排LED橫排陣列，用多路分配器74HC154等IC晶片，它的功能是將地址總線a、b、C、d四位地址轉變成I 16 LED陣列的橫排陣列，I排文字(一個文字16排LED點陣)用I個即可，η排文字用η個74HC154 ;也可以用2片74HC/HCT138三八解碼器代替。圖2是8X8LED陣列結構示意圖。一個16X 16LED陣列顯示一個漢字需要4個8X8LED陣列。一個16X16的LED顯示屏行和列各有16支引腳。LED顯示屏通常以這個8X8LED陣列作為最小顯示單元。圖3是圖2 16X 16LED陣列顯不漢字不意圖。無論文字還是圖形都是由點陣組成的，每個點就是一個像素點；一個像素對應一個點亮的LED ；
圖4是741 s245邏輯圖，74LS245是8路同相3態雙向總線收發器，具有雙向三態功能，可雙向傳輸數據，既可以輸出，也可以輸入數據。常將E和DIR連接後與解碼器(5)的I個解碼輸出端連接作為外設的選通端(低電平有效)，Β1 Β8與8位單片機數據總線(O 7)連接，一個數據送數(MOV或OUT)指令就將數據總線上的8位數鎖存到了 74LS245的A(1 8)端，74LS245的最大驅動電流=24mA(見圖5所示)，可以直接驅動8列LED。對於16位單片機，需將2片74LS245的E和DIR連接後與解碼器(5)的I個解碼輸出端連接作為外設的選通端，I片74LS245接單片機數據總線(O 7)，另I片74LS245接單片機數據總線(8 15)，一個數據送數指令就將數據總線上的16位數鎖存到了 2片74LS245 的 A(I 8)端，驅動 16 列 LED。對於32位單片機，需將4片74LS245的E和DIR連接後與解碼器(5)的I個解碼輸出端連接作為外設的選通端，I片74LS245接單片機數據總線(O 7)，另I片74LS245接單片機數據總線(8 15)，第3片74LS245接單片機數據總線(16 23)，第4片74LS245接單片機數據總線(24 31)，一個數據送數指令就將數據總線上的32位數鎖存到了 4片74LS245的A(1 8)端，驅動32列LED (2個漢字)。實施例2用74ACT16841作並行鎖存驅動IC電路的原理
74ACT16841具有2組10通道鎖存器，74ACT16841的最大驅動電流=24mA (見圖9所示)，可以直接驅動20列LED (習慣上使用其中16列)。如果用8位單片機，74ACT16841中1-10D10個通道和2-10D10個通道中的8個通道(如圖6所示)分別直接連接到單片機的數據總線上，IG和2 G (見圖8所示)分別連接到解碼器(5)(如圖1所示)中的2根解碼輸出線上，經過地址總線連接到單片機上，這時74ACT16841在8位單片機上佔2個外設地址。從圖9所示的技術數據表可以看出，54ACT16841的技術數據與74ACT16841基本相同，所以在下面的敘述中的「74ACT16841」同時包括54ACT16841 (默認)，以後不特別說明就是同時指74ACT16841和54ACT16841兩種晶片。如果用16位單片機，74ACT16841中1-10D和2-10D中的8個通道(如圖6所示)分別連接到單片機數據總線的高8位和低8位上，I巧和2巧直接連接(如圖7所示)後接到到解碼器(5)的解碼輸出線上，經過地址總線連接到單片機上，這時74ACT16841在16位單片機上佔I個外設地址。並行鎖存需要地址總線的總數由LED陣列豎向陣列總數/16決定，8位單片機與16位單片機所需數量一致。

如果用32位單片機，I片74ACT16841中1-10D和2-10D中的8個通道(如圖6所示)分別連接到單片機數據總線的O 7位和8 15位上，另I片74ACT16841中1-10D和2-10D中的8個通道(如圖6所示)分別連接到單片機數據總線的15 23位和24 31位上，2片74ACT16841的I巧和2 G直接連接(如圖7所示)後接到到解碼器(5)的解碼輸出線上，經過地址總線連接到單片機上，這時74ACT16841在32位單片機上佔有I個外設地址，驅動32列LED (2個漢字)。
本發明的實施例均能實施，並能取得滿意效果。
權利要求
1.一種並行鎖存LED屏電路，由解碼器(1)、LED驅動三極體陣列、LED陣列(2)、並行鎖存驅動器(3)，數據總線(4)解碼器(5)等構成，LED驅動三極體陣列通過解碼器(I)經過四根地址總線連接到單片機上驅動LED陣列的橫排陣列，LED陣列的縱排陣列與並行鎖存驅動器(3)連接，並行鎖存驅動器(3)通過解碼器(5)、數據總線(4)連接到單片機上，其特徵是所述並行鎖存驅動器(3)是一個並行數據傳輸，一次性鎖存的外設，它的通道數> 8位，通道驅動電流> 10mA。
2.如權利要求1所述的一種並行鎖存LED屏電路，其特徵是所述並行鎖存驅動器(3)為8路雙向總線發送器/接收器74LS245。
3.如權利要求1所述的一種並行鎖存LED屏電路，其特徵是所述並行鎖存驅動器(3)為具有三態輸出的20位總線接口 D類鎖存器74ACT16841。
4.如權利要求1所述的一種並行鎖存LED屏電路，其特徵是所述並行鎖存驅動器(3)為具有三態輸出的2 0位總線接口 D類鎖存器54ACT16841。
全文摘要
本發明涉及一種並行鎖存LED屏電路，由解碼器(1)、LED驅動三極體陣列、LED陣列(2)、並行鎖存驅動器(3)，數據總線(4)解碼器(5)等構成，LED驅動三極體陣列通過解碼器(1)經過四根地址總線連接到單片機上驅動LED陣列的橫排陣列，LED陣列的縱排陣列與並行鎖存驅動器(3)連接，並行鎖存驅動器(3)通過解碼器(5)、數據總線(4)連接到單片機上。特點是使用了並行數據傳輸，一次性鎖存的並行鎖存驅動器(3)，單片機僅需1次送數操作就能完成多位LED陣列的鎖存，使一個16位單片機控制LED的面積數十倍增長，顯示漢字的數目從25個增加到400個左右。
文檔編號G09G3/32GK103247265SQ20131021279
公開日2013年8月14日 申請日期2013年6月1日 優先權日2013年6月1日
發明者劉維奇 申請人:劉維奇