LED图文显示屏控制系统的设计方案

　　1.5　扫描控制电路和LED阵列

　　目前大多数LED显示屏的屏幕设计采用的是模块化的结构，其基本单元是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。LED显示单元模块分为LED点阵和驱动电路2部分。

　　该LED点阵选用红绿双基色屏，可显示红、绿、黄3种颜色，价格适中。每个模块是16×64像素，由16块8×8像素共阳极LED点阵组成。16行LED共用一列数据，每行LED的显示时间占一个扫描周期的1/16。根据人眼的视觉暂留效应，只要整屏的刷新频率大于60Hz,即可形成一幅稳定的画面。每个LED显示单元有8个红色数据输入端、8个绿色数据输入端和8个行控制信号输入端。

　　驱动电路分为行驱动和列驱动。

　　行驱动电路由2片3-8译码器74HC138组成。一个行选信号同时控制着一行中所有LED的通断，所以它需要较大的驱动电流，为此选用4953。4953内含2个P沟道的MOSFET管，漏极电流最大可达419A,保证了行驱动能力，16×64点阵需要8片4953。2片138的16路输出分别通过4953的驱动用于选通相应的行，实现对行的控制。

　　列驱动采用74HC595,内含移位寄存器和三态输出锁存器，可以把串行输入的8bit数据并行输出。分别用8个74HC595锁存红色、绿色数据。单片机2路控制信号与所有595的时钟输入SRCLK,锁存信号RCLK相连。第1片595的串行输出接到第2片595的串行输入端，同理，其他引脚的连接方式一样，通过这种级联的方式，把8个595芯片连在一起，同时每个595芯片的并行输出连接8个LED的列。

　　显示过程为：

　　（1）把显示缓存区中的第1行红色数据和绿色数据分别送入595锁存；

　　（2）送行扫描信号，选通LED阵列的第一行并延时；

　　（3）行消隐，行扫描信号下移一行并重复上述过程直至完成第16行的显示。如此循环。

　　每个LED显示单元模块有2个接口，可根据显示长度的不同需求灵活扩展LED单元，控制器保持不变。如需高度上扩展，可通过扩展CPLD/FPGA控制行扫描信号的同步来实现，在显示和控制原理上并无差别。

　　2　系统的软件设计

　　系统软件包括上位机软件和下位机软件。上位机软件用VC编写，与下位机通过异步串口进行通信。上位机软件的任务是校准时钟，编辑显示的内容、颜色和显示效果等并把数据广播发送到LED显示控制器。通信的数据格式如表1所示。