超长LED 显示屏驱动方式研究

贺娇娜

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

众所周知，为了使液晶显示器屏幕适合操作员观看，屏幕必须辅以安装支架，以保持和调节视角，因此支架屏幕是显示器非常重要的配套产品，支架结构设计直接影响机器的整体质量，只有良好的支架才能实现和展示整机的优势，合理的支架设计不仅为用户提供了更舒适的使用条件，而且可以最大限度地减少尺寸，节省空间，方便包装和运输。本研究课题即为底座加立柱式可升降支撑架。研究一种具有立柱内伸缩套管可升降到最低点后能锁附住，同时立柱能绕立柱底部与底座间的枢转轴倾倒至贴近底座功能的立柱可倾倒锁扣的底座加立柱式显示屏支撑架。

1 面临的问题

目前对所谓超长LED 显示器没有明确定义，但根据市场上显示器的长度和控制面板的范围，将超长显示器水平方向的扫描线长度确定为≥2048 更为合适。根据这一定义，标准的双色LED 光栅为64×3205.0 物理长度估计：－单元格面板的水平长度为0.5m（0.484m），水平方向的单元格数量为32m，显示器的水平长度为16m。内存占用：如果高64 点，即两个彩色驱动程序，则屏幕上的信息对应于以颜色数×长×高+字节=2×2048×64+8-32768 字节的形式显示内存大小。延迟：如果信号传输速率为3×105km/s，则16m 长导线延迟16m/（3×105km/s）=53.3Ns，如果74HC595 中的一个芯片上的延迟为20Ns，8 个74HC595 在一个单元中串行连接，则整个LED 显示该单元中水平方向的信号延迟为 8×32×20Ns=5.12US，为了将 LED1 屏和 2 屏组合成32m 长的LED 超长显示器，必须确定两个控制面板和同步控制面板的最佳相对位置，同步控制面板的距离至少为8m。如果所需的显示持续时间超过1MHz，则减少8m 距离的带宽，控制面板定位方案对同步控制面板和连接导线有很高的要求。图1 为LED 显示屏。

图1 LED 显示屏

2 LED 显示屏的双向排列方式

充分考虑LED 显示屏的外观，先放在LED 显示屏两和控制面板2 作为一个整体，在原点180 的中心旋转。然后控制面板1、控制面板2 和同步控制面板组成控制面板。LED 屏幕2 被翻转，以突出两个1800°LED屏幕的旋转。现在，控制面板位置与LED1 和显示器2位置之间的距离为0，如何在输出模式下组织数据显示仍然是一个问题。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 屏幕的右侧，数据的移动是向右和向左进行的。结果屏幕1 的数据移动方向正常，屏幕2 的数据移动方向为左侧。对于超长的LED 屏幕显示，最重要的效果是显示器的水平移动，而显示器的垂直移动没有任何意义，因为它太长，无法看到显示器的全部内容。静态映射是移动时的一种特殊情况。因此，对于超长LED 显示屏我们主要研究在组织和输出数据时的数据迁移率[1]。

3 数据组织与硬件实现

根据以上结论，通过对硬件设计的细化，可以实现LED 屏的双向控制、数据的组织和编程：硬件在扫描过程中实现LED 显示器第0 行和第15 行的同时运行，它由标准的1/16LED 扫描单元组成。因此，在屏幕L 和屏幕2 之间的同一行中扫描信号的范围为16，可以通过模具获得扫描信号。LED 显示屏1 对应于硬件内存地址计数器增加1 个，LED 显示屏2 对应于硬件内存地址计数器减少1 个，LED 在屏幕1 和屏幕2 上，分别组织和显示屏幕1 和屏幕2 的所有数据；在输出过程中，LED 屏幕1 和屏幕2 从扫描线长度的一半发送到整个LED 屏幕，更好地显示组织结构和绩效指标。显示区域的高度和长度分别为D 和DE，LED 屏幕的高度和长度分别为LU 和LWO，还可以获得LED 显示屏1=显示区域I 对应于区域I 的最终位置，LED 显示屏2=显示区域I 对应于原始位置的LED。但是，在实践中为了便于显示整个显示区域的数据，将在RAML 和RAM2 中组织和存储在同一地址上。当显示区域作为时钟播放器时，LED 显示屏1 从框架中的小程序位置开始，最后长度为2 英镑，在这种情况下，RAML 地址加L 连续运行数据，LED 显示屏2 从RAM2 中的位置开始，到端点结束，输出长度3 用于显示。同时，RAM2 减L 地址将继续显示数据，一般来说，当双向LED 显示屏显示从x 开始的英镑长信息屏幕时，屏幕1 上的LED 根据RAM连续向x+（IV2-1）发送数据，屏幕2 上的LED 根据RAM 连续向x+L 发送数据。

双向驱动的主流程图是在51 台单片机的基础上实现的，并辅以双框架技术。由于74F193（4 位预同步求和二进制减法计数器/二进制减法计数器）是针对负脉冲配置的，因此它的初始求和减法值与ALE 及其逻辑门的预设选择一起求和。同样，两个RAM 都可以读取和写入在CS1、CS2 和CS 控制下显示的数据，显示CS1、CS2、RD 和 WR 同时运行，但 CS 不工作。在 SPI 时钟机制的作用下，加法计数器和减法计数器相加减1，随着数据的释放，SPI 时钟缩短。换言之，计算上升侧，在上升侧和下降侧之间，等待RAM 数据输出是稳定的，边缘下降将是稳定的。同时，SPI 读取带有LED 屏幕SCK 信号的时钟进行多路复用.采用高速SPI 模式可以提高SCK 的速度。此外，还应注意计数器和外部存储器芯片的读写速度应与SPI 时钟一致，设备读取速度越高数据出错的概率越低。通过测试发现，该模式下RAM35NS 芯片的访问时间具有最佳的效果组合。

VRS3074 系列单片机用于电流电路。使用内部发电机时，SPI 时钟可达到20MHz，通过IALA5034 逻辑分析仪的测量结果表明，SCK 信号的频率约为20MHz。因此，电路控制的LED 触摸屏在一个方向上可以达到8192 点，φ5.0LED 是标准面板，具有物理尺寸：高度=0.242m×4=0.964m；长度=0.8484m×（16384/64）=123.904m。

4 工艺流程

绘制支撑架草图→准备支撑架制作材料→安全检查和技术交底→支撑架加工→现场进行试验做样板→依据结果进行改进直至可行。

在施工前进行BIM 建模，绘制支撑架草图，研发人员依据图纸购买所需材料及配件，BIM 组出具施工动画，劳务班组作业人员集体观看，指出不足，进行改进，由现场劳务班组依据改进后的操作视频进行加工试验，在现场选取样板间进行试验，试验结束后进行总结改进，最终形成分公司内部一套施工工艺标准。

5 LED 显示技术的发展

发达国家提出了LED 技术发展规划，美国自2000年开始实施国家半导体照明方案，欧盟也于2000 年7月开始实施类似的彩虹方案，中国也非常重视LED 的发展。在863 方案的支持下科学和技术部于2003 年6月提出了半导体照明发展计划，目前LED 照明行业发展良好，外延芯片生产发展尤为迅速.尽管各国竞争激烈，但LED 在节能和环境保护方面具有显著优势，对行业规模和前景也持乐观态度，但这并不意味着LED 的应用没有问题，目前应用的主要障碍是：光效率、散热和LED 成本，当然，增加输入功率可以促进单个灯泡的光强增加，但也会增加灯泡的热量，散热成为一个棘手的问题。温度的升高会导致LED 寿命周期的降低、照明和色差.这些问题需要通过LED 芯片（主要是半导体芯片）的开发和密封技术（主要是二次光学设计和散热）逐步解决。稳定、可靠、低成本的驱动器限制了LED 的应用.LED 是一种电流型装置，只能由直流驱动.所有能源都必须正确转换为LED 驱动器。开发稳定、可靠、低成本、高效的能源对于促进LED 的应用至关重要。目前，包括美国、德国和国家半导体在内的许多国际知名能源生产商随后在国际市场上推出了一系列LED 微驱动器。但国家能源研发公司才刚刚开始运营，目前，我国一些先进技术企业已经发布了LED 驱动程序，如上海表盘微CP21xx 和上海隆定微电子PAM284x 系列。随着LED 驱动器的发展，其技术趋势主要集中在提高集成度、效率、控制精度、体积小、重量轻等方面。LED照明系统设计。不同类型的灯可以作为不同于传统光源的新型光源，为了找到光学系统的最佳方案，必须根据工程光学进行设计和实验。LED 具有节能环保、抗震性能高、使用寿命长、色泽好、调节方便等优点.具有很高的经济和市场价值。随着LED 在不同应用领域的不断发展，LED 路灯在技术上也不断改良，例如，现时光学系统的设计处理、控制及连接其他灯泡，除个别情况（例如太阳能电池）外，大部分LED 路灯均采用可变电源，主要是120V 或230VAC，但LED 与其他光源有显著的分别，尽管有一些例外，但路灯通常需要100 个或更多单位的LED 来释放数千个所需的流明。LED 的使用寿命很长，所以对驱动器有很大的要求，驱动程序必须提供长期的可靠性，提供稳定的长电流，并为所有灯泡球增加适当的偏振电压[2]。

LED 显示屏具有节能环保、照明均匀、稳定可靠的特点。它已广泛应用于公共信息发布、体育场馆、监控系统等领域。LED 显示屏生产水平的不断提高和突破，将积极推动平板显示技术的发展，进一步扩大LED 显示屏的应用范围。同时，对LED 显示控制系统的研发也提出了更高的要求。随着应用领域的不断扩大，对大屏幕LED 的需求不断增加。由于LED 显示屏控制相对复杂，特别是对于超长LED 显示屏和需要特殊效果的场合，处理器需要快速高效地运行。软硬件结合可以充分发挥设备的优势，是提高控制系统性能和性价比的有效途径。为了解决超长LED 显示数据输出速度慢的问题，本文讨论了数据的组织方法、输出控制时序和程序优化，设计了一种超长LED 显示屏制导控制系统。在有效组织显示数据的前提下，充分利用vrs51☆3074 及其SPI 接口的特点，自动生成转向时钟信号，数据输出由DMA 完成。实现了超长LED 显示屏的高速更新，控制电路简单可靠。实际效果表明，整个控制系统的软硬件接口合理，易于扩展，配置灵活。如果需要垂直扩展扫描行数，可以直接使用灵活的字长配置SPI。例如，如果SPI 字的长度设置为16 位，并与两位串联，则显示器垂直方向上的点数将增加到128 点。当受控显示屏的宽度较小时，也可以通过软件配置实现多级灰度控制。本文设计的控制系统仍有进一步优化的余地，可以与其他控制方案结合，以满足各种应用要求。

LED 是一种光电二极管，它是一种新型的电致发光光电元件，利用固态半导体芯片作为发光材料，直接将电能转化为光电器件。它的核心是一个半导体芯片，一端是P 形，另一端是N 形，形成一个P-N 结，当正极电压在晶体两端使用时，半导体中的电子和空穴相互交织，发出多余的能量并发射光子，通过芯片就能看到光。本实用新型是一种柱铰锁式底座，其功能是将柱内伸缩套提升至最低点，并将其锁紧固定，使柱在底座与基座之间的滚筒周围卸载，靠近基座。安装在内滑动柱轨上的升降衬套是安装在机架和伸缩望远镜中的平衡机构，利用上下拉伸弹性来平衡筛网的重量。安装在望远镜顶部和屏幕后面的多轴组合机构将铰链调整成一个完整的角度。主旋转装置，可左右旋转。克服了现有技术的不足，使这种包装支架能够大大减小包装尺寸，无须大量拆卸，非常方便，降低了成本，也有利于环境，无须进一步挂载，可采用锁紧装置，避免机架表面划伤，效果明显。同时，减少了维修次数及成本，并通过管理提高质量，辅助市场开发[3]。

6 结语

本文的新颖之处在于通过改变LED 单元的端部配置，提出了一种显示超长LED 控制系统的新驱动程序，并给出了该驱动程序用于组织数据和实际硬件电路。这种方法的优点是，在不提高LED 中显示频率的情况下，将现有超长LED 的长度增加一倍。同时，如果曝光时间减少8 倍，则该方法可用于生产灰度8 级显示器，超长双向LED 显示，在其他显示系统如CRT 和LCD 中组织数据和引入硬件的方法需要进一步研究和探索。