LED大屏幕控制电路设计方案研究

　　摘要：在综合分析LED大屏幕显示系统设计中控制电路的诸多设计方案的基础上，分别给出了以单片机、可编程逻辑器件和嵌入式计算机技术为控制核心的不同设计方案的实现方法，对这几种方案的特点进行了比较，并介绍了应用情况。

　　LED点阵是公共信息的一种重要显示终端，其中大屏幕LED点阵显示屏在许多场合得以应用。大屏幕显示技术比中小屏幕显示难度更大，因为其屏幕大，LED点数多， 而又要在极短时间内刷新每个点，这就要求其扫描速率必须非常高，此外，大屏幕作为信息发布的重要媒介，对其稳定性、可靠性以及可扩展性要求都很高，只有设计合理的控制电路才能满足上述要求。本文着重讨论LED大屏幕设计中控制电路的几种设计方法，针对不同的设计要求给出了不同的解决方案。

　　1 LED大屏幕系统的工作原理

　　典型的LED大屏幕显示系统主要由信号控制系统﹑扫描和驱动电路以及LED阵列组成，系统结构如图1所示。目前大多数LED显示屏的屏幕设计采用的是模块化的结构，它的基本单元是LED显示单元模块，屏幕大小和形状可灵活改变，显示屏的安装和维护也十分方便。

　　图1 系统原理框图

　　信号控制系统是微机系统﹑单片机系统﹑微机Z单片机主从控制系统﹑可编程逻辑器件控制系统、红外遥控系统﹑传呼接收与控制系统等等。信号控制系统的任务是生成或接收LED显示所需的数字信号，并控制整个LED显示系统的各个部件按一定的分工和时序协调工作。行驱动电路多为三极管阵列，给LED提供大电流。列驱动由串入并出移位寄存器和锁存器（或带锁存功能的移位寄存器）构成。

　　待显示数据就绪后，控制系统首先将第一行数据送入移位寄存器并锁存，然后由行扫描电路选通LED阵列的第一行，点亮一段时间后，再以同样方法显示后续行，直至完成一帧的显示内容，如此循环往复。根据视觉暂留的原理，能够实现24f/s的显示才能够让肉眼没有明显的停顿感，相当于响应时间要达到，40ms以下。当LED显示屏面积很大时，传输的数据量也非常大，从而增加了显示系统的响应时间引起闪烁，为提高视觉效果，可以分区并行显示。

　　在高速动态显示时，LED的发光亮度与扫描周期内的发光时间成正比，所以通过调制LED的发光时间与扫描周期的比值（即占空比）可以实现灰度显示。

　　2 LED大屏幕控制电路的设计

　　控制电路的设计是大屏幕系统设计的核心，控制电路设计包括信号控制系统、扫描电路和驱动电路的设计，控制电路的设计一般由数据存储器、数据缓存器、计数器﹑同步控制器﹑读写控制器﹑主从控制器、地址控制器、帧存储器﹑数据选择器、灰度调制器、移位寄存器等构成。目前来说，LED显示屏控制电路设计广泛采用两类器件作为其控制核心来实现，一类是单片机控制系统，另一类是可编程逻辑器件。