超長LED 顯示屏驅動方式研究

賀嬌娜

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

眾所周知，為了使液晶顯示器屏幕適合操作員觀看，屏幕必須輔以安裝支架，以保持和調節視角，因此支架屏幕是顯示器非常重要的配套產品，支架結構設計直接影響機器的整體質量，只有良好的支架才能實現和展示整機的優勢，合理的支架設計不僅為用戶提供了更舒適的使用條件，而且可以最大限度地減少尺寸，節省空間，方便包裝和運輸。本研究課題即為底座加立柱式可升降支撐架。研究一種具有立柱內伸縮套管可升降到最低點后能鎖附住，同時立柱能繞立柱底部與底座間的樞轉軸傾倒至貼近底座功能的立柱可傾倒鎖扣的底座加立柱式顯示屏支撐架。

1 面臨的問題

目前對所謂超長LED 顯示器沒有明確定義，但根據市場上顯示器的長度和控制面板的范圍，將超長顯示器水平方向的掃描線長度確定為≥2048 更為合適。根據這一定義，標準的雙色LED 光柵為64×3205.0 物理長度估計：－單元格面板的水平長度為0.5m（0.484m），水平方向的單元格數量為32m，顯示器的水平長度為16m。內存占用：如果高64 點，即兩個彩色驅動程序，則屏幕上的信息對應于以顏色數×長×高+字節=2×2048×64+8-32768 字節的形式顯示內存大小。延遲：如果信號傳輸速率為3×105km/s，則16m 長導線延遲16m/（3×105km/s）=53.3Ns，如果74HC595 中的一個芯片上的延遲為20Ns，8 個74HC595 在一個單元中串行連接，則整個LED 顯示該單元中水平方向的信號延遲為 8×32×20Ns=5.12US，為了將 LED1 屏和 2 屏組合成32m 長的LED 超長顯示器，必須確定兩個控制面板和同步控制面板的最佳相對位置，同步控制面板的距離至少為8m。如果所需的顯示持續時間超過1MHz，則減少8m 距離的帶寬，控制面板定位方案對同步控制面板和連接導線有很高的要求。圖1 為LED 顯示屏。

圖1 LED 顯示屏

2 LED 顯示屏的雙向排列方式

充分考慮LED 顯示屏的外觀，先放在LED 顯示屏兩和控制面板2 作為一個整體，在原點180 的中心旋轉。然后控制面板1、控制面板2 和同步控制面板組成控制面板。LED 屏幕2 被翻轉，以突出兩個1800°LED屏幕的旋轉。現在，控制面板位置與LED1 和顯示器2位置之間的距離為0，如何在輸出模式下組織數據顯示仍然是一個問題。由于控制面板位于LED 屏幕的中心，因此控制面板通常位于LED 屏幕的右側，數據的移動是向右和向左進行的。結果屏幕1 的數據移動方向正常，屏幕2 的數據移動方向為左側。對于超長的LED 屏幕顯示，最重要的效果是顯示器的水平移動，而顯示器的垂直移動沒有任何意義，因為它太長，無法看到顯示器的全部內容。靜態映射是移動時的一種特殊情況。因此，對于超長LED 顯示屏我們主要研究在組織和輸出數據時的數據遷移率[1]。

3 數據組織與硬件實現

根據以上結論，通過對硬件設計的細化，可以實現LED 屏的雙向控制、數據的組織和編程：硬件在掃描過程中實現LED 顯示器第0 行和第15 行的同時運行，它由標準的1/16LED 掃描單元組成。因此，在屏幕L 和屏幕2 之間的同一行中掃描信號的范圍為16，可以通過模具獲得掃描信號。LED 顯示屏1 對應于硬件內存地址計數器增加1 個，LED 顯示屏2 對應于硬件內存地址計數器減少1 個，LED 在屏幕1 和屏幕2 上，分別組織和顯示屏幕1 和屏幕2 的所有數據；在輸出過程中，LED 屏幕1 和屏幕2 從掃描線長度的一半發送到整個LED 屏幕，更好地顯示組織結構和績效指標。顯示區域的高度和長度分別為D 和DE，LED 屏幕的高度和長度分別為LU 和LWO，還可以獲得LED 顯示屏1=顯示區域I 對應于區域I 的最終位置，LED 顯示屏2=顯示區域I 對應于原始位置的LED。但是，在實踐中為了便于顯示整個顯示區域的數據，將在RAML 和RAM2 中組織和存儲在同一地址上。當顯示區域作為時鐘播放器時，LED 顯示屏1 從框架中的小程序位置開始，最后長度為2 英鎊，在這種情況下，RAML 地址加L 連續運行數據，LED 顯示屏2 從RAM2 中的位置開始，到端點結束，輸出長度3 用于顯示。同時，RAM2 減L 地址將繼續顯示數據，一般來說，當雙向LED 顯示屏顯示從x 開始的英鎊長信息屏幕時，屏幕1 上的LED 根據RAM連續向x+（IV2-1）發送數據，屏幕2 上的LED 根據RAM 連續向x+L 發送數據。

雙向驅動的主流程圖是在51 臺單片機的基礎上實現的，并輔以雙框架技術。由于74F193（4 位預同步求和二進制減法計數器/二進制減法計數器）是針對負脈沖配置的，因此它的初始求和減法值與ALE 及其邏輯門的預設選擇一起求和。同樣，兩個RAM 都可以讀取和寫入在CS1、CS2 和CS 控制下顯示的數據，顯示CS1、CS2、RD 和 WR 同時運行，但 CS 不工作。在 SPI 時鐘機制的作用下，加法計數器和減法計數器相加減1，隨著數據的釋放，SPI 時鐘縮短。換言之，計算上升側，在上升側和下降側之間，等待RAM 數據輸出是穩定的，邊緣下降將是穩定的。同時，SPI 讀取帶有LED 屏幕SCK 信號的時鐘進行多路復用.采用高速SPI 模式可以提高SCK 的速度。此外，還應注意計數器和外部存儲器芯片的讀寫速度應與SPI 時鐘一致，設備讀取速度越高數據出錯的概率越低。通過測試發現，該模式下RAM35NS 芯片的訪問時間具有最佳的效果組合。

VRS3074 系列單片機用于電流電路。使用內部發電機時，SPI 時鐘可達到20MHz，通過IALA5034 邏輯分析儀的測量結果表明，SCK 信號的頻率約為20MHz。因此，電路控制的LED 觸摸屏在一個方向上可以達到8192 點，φ5.0LED 是標準面板，具有物理尺寸：高度=0.242m×4=0.964m；長度=0.8484m×（16384/64）=123.904m。

4 工藝流程

繪制支撐架草圖→準備支撐架制作材料→安全檢查和技術交底→支撐架加工→現場進行試驗做樣板→依據結果進行改進直至可行。

在施工前進行BIM 建模，繪制支撐架草圖，研發人員依據圖紙購買所需材料及配件，BIM 組出具施工動畫，勞務班組作業人員集體觀看，指出不足，進行改進，由現場勞務班組依據改進后的操作視頻進行加工試驗，在現場選取樣板間進行試驗，試驗結束后進行總結改進，最終形成分公司內部一套施工工藝標準。

5 LED 顯示技術的發展

發達國家提出了LED 技術發展規劃，美國自2000年開始實施國家半導體照明方案，歐盟也于2000 年7月開始實施類似的彩虹方案，中國也非常重視LED 的發展。在863 方案的支持下科學和技術部于2003 年6月提出了半導體照明發展計劃，目前LED 照明行業發展良好，外延芯片生產發展尤為迅速.盡管各國競爭激烈，但LED 在節能和環境保護方面具有顯著優勢，對行業規模和前景也持樂觀態度，但這并不意味著LED 的應用沒有問題，目前應用的主要障礙是：光效率、散熱和LED 成本，當然，增加輸入功率可以促進單個燈泡的光強增加，但也會增加燈泡的熱量，散熱成為一個棘手的問題。溫度的升高會導致LED 壽命周期的降低、照明和色差.這些問題需要通過LED 芯片（主要是半導體芯片）的開發和密封技術（主要是二次光學設計和散熱）逐步解決。穩定、可靠、低成本的驅動器限制了LED 的應用.LED 是一種電流型裝置，只能由直流驅動.所有能源都必須正確轉換為LED 驅動器。開發穩定、可靠、低成本、高效的能源對于促進LED 的應用至關重要。目前，包括美國、德國和國家半導體在內的許多國際知名能源生產商隨后在國際市場上推出了一系列LED 微驅動器。但國家能源研發公司才剛剛開始運營，目前，我國一些先進技術企業已經發布了LED 驅動程序，如上海表盤微CP21xx 和上海隆定微電子PAM284x 系列。隨著LED 驅動器的發展，其技術趨勢主要集中在提高集成度、效率、控制精度、體積小、重量輕等方面。LED照明系統設計。不同類型的燈可以作為不同于傳統光源的新型光源，為了找到光學系統的最佳方案，必須根據工程光學進行設計和實驗。LED 具有節能環保、抗震性能高、使用壽命長、色澤好、調節方便等優點.具有很高的經濟和市場價值。隨著LED 在不同應用領域的不斷發展，LED 路燈在技術上也不斷改良，例如，現時光學系統的設計處理、控制及連接其他燈泡，除個別情況（例如太陽能電池）外，大部分LED 路燈均采用可變電源，主要是120V 或230VAC，但LED 與其他光源有顯著的分別，盡管有一些例外，但路燈通常需要100 個或更多單位的LED 來釋放數千個所需的流明。LED 的使用壽命很長，所以對驅動器有很大的要求，驅動程序必須提供長期的可靠性，提供穩定的長電流，并為所有燈泡球增加適當的偏振電壓[2]。

LED 顯示屏具有節能環保、照明均勻、穩定可靠的特點。它已廣泛應用于公共信息發布、體育場館、監控系統等領域。LED 顯示屏生產水平的不斷提高和突破，將積極推動平板顯示技術的發展，進一步擴大LED 顯示屏的應用范圍。同時，對LED 顯示控制系統的研發也提出了更高的要求。隨著應用領域的不斷擴大，對大屏幕LED 的需求不斷增加。由于LED 顯示屏控制相對復雜，特別是對于超長LED 顯示屏和需要特殊效果的場合，處理器需要快速高效地運行。軟硬件結合可以充分發揮設備的優勢，是提高控制系統性能和性價比的有效途徑。為了解決超長LED 顯示數據輸出速度慢的問題，本文討論了數據的組織方法、輸出控制時序和程序優化，設計了一種超長LED 顯示屏制導控制系統。在有效組織顯示數據的前提下，充分利用vrs51☆3074 及其SPI 接口的特點，自動生成轉向時鐘信號，數據輸出由DMA 完成。實現了超長LED 顯示屏的高速更新，控制電路簡單可靠。實際效果表明，整個控制系統的軟硬件接口合理，易于擴展，配置靈活。如果需要垂直擴展掃描行數，可以直接使用靈活的字長配置SPI。例如，如果SPI 字的長度設置為16 位，并與兩位串聯，則顯示器垂直方向上的點數將增加到128 點。當受控顯示屏的寬度較小時，也可以通過軟件配置實現多級灰度控制。本文設計的控制系統仍有進一步優化的余地，可以與其他控制方案結合，以滿足各種應用要求。

LED 是一種光電二極管，它是一種新型的電致發光光電元件，利用固態半導體芯片作為發光材料，直接將電能轉化為光電器件。它的核心是一個半導體芯片，一端是P 形，另一端是N 形，形成一個P-N 結，當正極電壓在晶體兩端使用時，半導體中的電子和空穴相互交織，發出多余的能量并發射光子，通過芯片就能看到光。本實用新型是一種柱鉸鎖式底座，其功能是將柱內伸縮套提升至最低點，并將其鎖緊固定，使柱在底座與基座之間的滾筒周圍卸載，靠近基座。安裝在內滑動柱軌上的升降襯套是安裝在機架和伸縮望遠鏡中的平衡機構，利用上下拉伸彈性來平衡篩網的重量。安裝在望遠鏡頂部和屏幕后面的多軸組合機構將鉸鏈調整成一個完整的角度。主旋轉裝置，可左右旋轉。克服了現有技術的不足，使這種包裝支架能夠大大減小包裝尺寸，無須大量拆卸，非常方便，降低了成本，也有利于環境，無須進一步掛載，可采用鎖緊裝置，避免機架表面劃傷，效果明顯。同時，減少了維修次數及成本，并通過管理提高質量，輔助市場開發[3]。

6 結語

本文的新穎之處在于通過改變LED 單元的端部配置，提出了一種顯示超長LED 控制系統的新驅動程序，并給出了該驅動程序用于組織數據和實際硬件電路。這種方法的優點是，在不提高LED 中顯示頻率的情況下，將現有超長LED 的長度增加一倍。同時，如果曝光時間減少8 倍，則該方法可用于生產灰度8 級顯示器，超長雙向LED 顯示，在其他顯示系統如CRT 和LCD 中組織數據和引入硬件的方法需要進一步研究和探索。