CN101882420B - Led显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种LED显示系统包括LED控制板和若干统一规格的LED单元板，LED单元板包括两个相同的可配置的输入/输出通信端口，LED控制板的输出通信端口连接第一级LED单元板任意一个可配置的输入/输出通信端口，各级LED单元板串接时可以连接两个相同的可自动配置的输入/输出通信端口中的任意一个，最后一级LED单元板的一个可配置的输入/输出通信端口悬空或者连接一个没有驱动能力的任意端口。LED显示系统工作时，LED单元板可自动配置其两个输入/输出通信端口的输入/输出属性。同时LED单元板安装时无需旋转180度，适应观看角度有方向性的LED显示系统，节省了系统资源，简化了系统控制方式。
Description
技术领域
本发明涉及LED显示技术，特别涉及一种由可自动配置的输入/输出通信端口的LED单元板串联构成的LED显示系统。
背景技术
现阶段，LED显示技术在大型户外显示屏，舞台背景和建筑物楼宇外墙等装饰性应用上越来越普及。这些LED显示系统通常由一块LED控制板和若干块LED单元板通过某种特定方式串接组成，如图1所示。一块LED控制板有若干个输出通信端口，每块LED单元板有两个通信端口，左边为输入口，右边为输出口；LED控制板的一个输出口连接所需控制的某一行第一级LED单元板左输入口，各LED单元板依次串接，前一级右输出口接本级左输入口，本级右输出口接下一级左输入口，通过这种连接方式将LED控制板发出的显示内容和显示指令，传递给各LED单元板，实现显示功能。
为了减少LED控制板的输出口，一个输出口也可以和多行LED单元板串接，目前通常采用以下几种实现方式：
方式一：如图2所示，上一行最后一级LED单元板右输出口连接下一行第一级LED单元板左输入口，实现跨行串接。这种串接方式需增加连线长度，也增加了布线难度，提高了成本，且降低了通信可靠性；
方式二：如图3所示，下一行所有LED单元板在安装时都需旋转180度，奇数行最后一级LED单元板的右输出口连接下一行最后一级LED单元板左输入口，偶数行第一级LED单元板的左输出口连接下一行第一级LED单元板右输入口。这种连接方式因下一行与上一行比较，上下左右颠倒，只适应没有方向性的LED单元板，即LED单元板需做成完全对称，上下左右颠倒后不影响观看角度；
方式三：如图4所示，在方式二基础上考虑LED单元板有方向性的情况，上下两行需要采用不同类型的单元板，下一行所有LED单元板与上一行的区别不是简单的在安装时旋转180度即可，为实现类似于方式二的方便连接，将下一行的左右端口的输入/输出特性变换为右边为输入口，左边为输出口，但为确保同一角度下上下行观看效果一致，其它规格需与上一行完全一致，则产生了新的LED单元板规格；这种方式增加了产品生产和生命周期管理成本。
发明内容
本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种LED显示系统，该LED显示系统采用统一的具有两个相同的可自动配置的输入/输出通信端口的LED单元板，LED单元板串联时可以连接两个相同的可自动配置的输入/输出通信接口中的任意一个，各行LED单元板安装时无需旋转，自动实现LED单元板的可配置输入/输出通信端口的输入/输出属性的自动配置。
LED显示系统包括一块LED控制板和若干块LED单元板：
所述LED控制板包括一个或多个输出通信端口；
所述LED单元板包括两个相同的可配置的输入/输出通信端口；
LED控制板的任一输出通信接口连接第一级LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，第一级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出的通信端口连接下一级LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，依次类推，此后各LED单元板依次串接，串接方式为通过前一级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口串接本级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口，本级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口串接下一级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口，最后一级LED单元板的一个可配置的输入/输出通信端口与前一级LED单元板的一个可配置的输入/输出通信端口串接，最后一级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口悬空或者连接一个没有驱动能力的任意端口。
串接的各LED单元板可以在同一行，也可以不在同一行。
LED单元板中连接LED控制板或前一级LED单元板的可配置的输入/输出通信端口为前端口，自动配置为输入模式，LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口为后端口，自动配置为输出模式。
进一步，LED单元板的两个可配置的输入/输出通信端口，分别为可配置输入/输出的左通信端口和右通信端口，当LED单元板没有从左通信端口和右通信端口检测到输入信号时，左通信端口和右通信端口都设置成输入模式；当LED单元板从左通信端口检测到输入信号而没有从右通信端口检测到输入信号时，则将左通信端口设置成输入模式，右通信端口设置成输出模式；当LED单元板从右通信端口检测到输入信号而没有从左通信端口检测到输入信号时，则将右通信端口设置成输入模式，左通信端口设置成输出模式；当左通信端口或右通信端口设置成输出模式时，该端口会产生由逻辑0/1组成的数字信号。
如上所述LED显示系统中，串接的各LED单元板自动配置通信端口的输入/输出状态的方法包括如下步骤：
(1)所述LED显示系统上电后，LED控制板的输出通信端口发出由逻辑0/1组成的数字信号；
(2)最后一级LED单元板后端口悬空或者连接一个没有驱动能力的任意端口，不被驱动，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(3)倒数第二块LED单元板的后端口，因连接的最后一级LED单元板的前端口已配置为输入，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(4)依次类推，所有LED单元板的后端口，因连接的前一级LED单元板的前端口为输入，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(5)第一级LED单元板前端口已配置为输入，因连接发出由逻辑0/1组成数字信号的LED控制板的输出通信端口，且因连接第一级LED单元板后端口的第二级LED单元板前端口也已配置为输入，第一块LED单元板后端口检测不到输入信号，则第一级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到第二级LED单元板前端口；
(6)第二级LED单元板前端口已配置为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的第一级LED单元板后端口，且因连接第二级LED单元板后端口的第三级LED单元板前端口也已配置为输入，第二级LED单元板后端口检测不到输入信号，则第二级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口；
(7)依次类推，所有LED单元板前端口为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的前一级LED单元板后端口，且因连接本级LED单元板后端口的后一级LED单元板前端口也已配置为输入，本级LED单元板后端口检测不到输入信号，则本级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口。
本发明有益效果是：本发明提出的LED显示系统可以用较少甚至一个输出通信端口控制整个LED屏上的所有串接的LED单元板，且可采用一种规格的LED单元板，该LED单元板具有两个相同的可自动配置的输入/输出通信端口，LED单元板串接时可以连接两个相同的可自动配置的输入/输出通信接口中的任意一个，LED显示系统工作时，LED单元板可自动配置其两个输入/输出通信端口的输入/输出属性。同LED单元板安装时无需旋转180度，适应观看角度有方向性的LED显示系统，节省了系统资源，简化了系统控制方式。
附图说明
图1为现有技术下实现的一种LED显示系统
图2为现有技术下实现LED显示系统中多行LED单元板串接的方案一
图3为现有技术下实现LED显示系统中多行LED单元板串接的方案二
图4为现有技术下实现LED显示系统中多行LED单元板串接的方案三
图5为利用本发明实现的一种LED显示系统示意图
图6为本发明LED显示系统中LED单元板的一种实现方式
图7为本发明实现的一种逻辑0和逻辑1编码形式
具体实施方式
以下结合附图对本发明内容进一步说明。
如图5所示的一种LED显示系统，包括一块LED控制板(10)和M×N块LED单元板(211-21N，…，2M1-2MN)，LED单元板呈M行N列排布。
所述LED控制板包括一个输出通信端口(30)。
所述LED单元板，如图6所示，包括：两个相同的可配置输入/输出的左通信端口(DIOL)和右通信端口(DIOR)。
所述LED显示系统的第一级LED单元板(211)左通信端口(DIOL)与LED控制板的输出通信端口(30)连接，第一级LED单元板(211)右通信端口(DIOR)与第二级LED单元板(212)左通信端口(DIOL)连接，依此方式，其它LED单元板的两个通信端口分别与前后二级LED单元板中的一个通信端口连接，最后一级LED单元板(2MN)左通信端口(DIOL)悬空；LED单元板中连接LED控制板或前一级LED单元板的可配置的输入/输出通信端口为前端口，LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口为后端口。
当LED单元板没有从左通信端口(DIOL)和右通信端口(DIOR)检测到输入信号时，左通信端口(DIOL)和右通信端口(DIOR)都设置成输入模式；当LED单元板从左通信端口(DIOL)检测到输入信号而没有从右通信端口(DIOR)检测到输入信号时，则将左通信端口(DIOL)设置成输入模式，右通信端口(DIOR)设置成输出模式；当LED单元板从右通信端口(DIOR)检测到输入信号而没有从左通信端口(DIOL)检测到输入信号时，则将右通信端口(DIOR)设置成输入模式，左通信端口(DIOL)设置成输出模式；当左通信端口(DIOL)或右通信端口(DIOR)设置成输出模式时，该端口会产生由逻辑0/1组成的数字信号。
更为具体地，如图6所示，所述LED单元板还包括：两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)、一个输入/输出端口配置信号产生模块(ENIO)和一个数据处理模块(CORE)：
所述两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)包括4个端口：信号端(DIO)、数据接收端(DIN)、通信状态配置端(ENI)和数据发送端(DOUT)，所述两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)的两个信号端(DIO)分别连接LED单元板上对应的左通信端口(DIOL)和右通信端口(DIOR)；
所述输入/输出端口配置信号产生模块(ENIO)包括4个端口：左数据接收端一(DINL_E)、右数据接收端一(DINR_E)、左配置端一(ENIOL_E)、右配置端一(ENIOR_E)，左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)分别连接两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)对应的通信状态配置端(ENI)，左数据接收端一(DINL_E)和右数据接收端一(DINR_E)分别连接两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)对应的数据接收端(DIN)；
所述数据处理模块(CORE)包括5个端口：左配置端二(ENIOL_C)、右配置端二(ENIOR_C)、左数据接收端二(DINL_C)、右数据接收端二(DINR_C)、传输端(TX)，左配置端二(ENIOL_C)和右配置端二(ENIOR_C)分别连接输入/输出端口配置信号产生模块(ENIO)的左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)，左数据接收端二(DINL_C)和右数据接收端二(DINR_C)分别连接两个相同的左右放置的配置模块(PADIO)对应的数据接收端(DIN)，传输端(TX)连接两个相同的左右放置的配置模块的数据发送端(DOUT)；
所述LED单元板中配置模块(PADIO)还包括一个接地的下拉电阻R、一个控制端为低电平导通，高电平关闭的开关(CBUF)、一个与门(A2)；通信状态配置端(ENI)连接开关(CBUF)控制端和与门(A2)的一个输入端；通信状态配置端(ENI)为高电平时，开关(CBUF)关闭，输出高阻态到信号端(DIO)，不影响驱动能力强于电阻R的外部数字信号通过信号端(DIO)输入到与门(A2)，且因与门(A2)的另一输入端也为高电平，外部数字信号可传送到数据接收端(DIN)，配置模块为输入状态；通信状态配置端(ENI)为低电平时，与门(A2)的一输入端为低电平，数据接收端(DIN)固定为低电平，开关(CBUF)导通，且开关(CBUF)驱动能力强于电阻R，数据发送端(DOUT)可将数据传送到信号端(DIO)，配置模块为输出状态；当配置模块(PADIO)为输入状态时，数据接收端(DIN)接收信号端(DIO)传来的外部数字信号，若有外部数字信号，其由逻辑0/1组成，逻辑0/1可如图7所示，高低电平占空比为1∶3表示0逻辑，高低电平占空比为3∶1表示1逻辑，外部数字信号的数据周期为T；若没有外部数据信号，信号端DIO因没有强于电阻R的驱动为低电平，数据接收端(DIN)固定为低电平。
所述输入/输出端口配置信号产生模块(ENIO)在每一个数据周期T内检测左数据接收端一(DINL_E)和右数据接收端一(DINR_E)：若上述两个端口都恒定为低电平时，将左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)都置为高电平，则两个配置模块(PADIO)都配置成输入模式；若上述两个端口中只有一个端口有高电平出现过，将有高电平出现过的端口对应的配置端置为高电平，另一个置为低电平，则两个配置模块(PADIO)一个为输入模式，另一个为输出模式，若上述两个端口中都有高电平出现过，左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)的状态不变。左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)的值只能有以下三种状态中的一种：1)左配置端一(ENIOL_E)和右配置端一(ENIOR_E)都为高电平；2)左配置端一(ENIOL_E)为高电平、右配置端一(ENIOR_E)为低电平；3)左配置端一(ENIOL_E)为低电平、右配置端一(ENIOR_E)为高电平；对应于两个配置模块(PADIO)的输入/输出属性，只能有以下三种状态的一种：1)两个都为输入状态；2)左配置模块为输入状态，右配置模块为输出状态；3)左配置模块为输出状态，右配置模块为输入状态。
所述数据处理模块(CORE)，当左配置端二(ENIOL_C)和右配置端二(ENIOR_C)都为高电平时，数据处理模块(CORE)不作处理；当左配置端二(ENIOL_C)为高电平、右配置端二(ENIOR_C)为低电平时，左配置模块的数据接收端DIN的数字信号传递给左数据接收端二(DINL_C)，数据处理模块(CORE)接收左数据接收端二(DINL_C)的数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号传递给传输端TX，传输端TX的数字信号再传输到右配置模块的数据发送端DOUT；当左配置端二(ENIOL_C)为低电平、右配置端二(ENIOR_C)为高电平时，右配置模块数据接收端DIN的数字信号传递给右数据接收端二(DINL_C)，数据处理模块(CORE)接收右数据接收端二(DINR_C)的数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号传递给传输端TX，传输端TX的数字信号再传输到左配置模块的数据发送端DOUT；传输端TX的数字信号产生方式可以是直接来自左数据接收端二(DINL_C)或右数据接收端二(DINR_C)接收到的数据，也可以是根据指令产生的新数据。
如图5所示的LED显示系统仅为本发明的一种具体实施例，在实际中，由于LED控制板可以连接LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，各LED单元板也可以连接下一级LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，因此LED单元板的串接方式可以有无数种变化，在此不一一列举。
如图6所示的LED单元板也仅是本发明LED单元板的其中一种具体实施方式。
如上所述LED显示系统中，串接的各LED单元板自动配置输入/输出状态，完成显示指令或显示数据的接收，并进行相应操作，其过程如下：
(1)所述显示系统上电后，LED控制板输出通信端口(30)发出由逻辑0/1组成的数字信号；
(2)最后一级LED单元板(2MN)因后端口悬空，检测不到高电平，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(3)倒数第二级LED单元板的后端口，因连接的最后一级LED单元板(2MN)的前端口已配置为输入，检测不到高电平，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(4)依次类推，所有LED单元板的后端口，因连接的前一级LED单元板的前端口已配置为输入，检测不到高电平，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(5)第一级LED单元板(211)前端口已配置为输入，因连接发出由逻辑0/1组成数字信号的LED控制板的输出通信端口(30)，且因连接第一级LED单元板(211)后端口的第二级LED单元板(212)前端口也已配置为输入，第一级LED单元板(211)后端口检测不到高电平，则第一级LED单元板(211)自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到第二级LED单元板前端口；
(6)第二级LED单元板(212)前端口为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的第一级LED单元板(211)后端口，且因连接第二级LED单元板(212)后端口的第三级LED单元板(213)前端口也已配置为输入，第二级LED单元板(212)后端口检测不到高电平，则第二级LED单元板(212)自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口；
(7)依次类推，所有LED单元板前端口为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的前一级LED单元板后端口，且因连接本级LED单元板后端口的后一级LED单元板前端口也已配置为输入，本级LED单元板后端口检测不到高电平，则本级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口。
背景技术中方式三所述的LED显示系统需要两种规格的LED单元板，而本发明所述的显示系统用一种规格的LED单元板即可实现多行LED单元板串接。
应该理解到的是，上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.LED显示系统，包括一块LED控制板和若干块LED单元板，其特征在于：
所述LED控制板包括一个或多个输出通信端口；
所述LED单元板包括两个相同的可配置的输入/输出通信端口；
所述LED控制板的任一输出通信端口连接第一级LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，第一级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出的通信端口连接下一级LED单元板的任意一个可配置的输入/输出通信端口，依次类推，此后各LED单元板依次串接，串接方式为通过前一级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口串接本级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口，本级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口串接下一级LED单元板的任一可配置的输入/输出通信端口，最后一级LED单元板的一个可配置的输入/输出通信端口与前一级LED单元板的一个可配置的输入/输出通信端口串接，最后一级LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口悬空或者连接一个没有驱动能力的任意端口。
2.如权利要求1所述LED显示系统，其特征在于LED单元板中连接LED控制板或前一级LED单元板的可配置的输入/输出通信端口为前端口，自动配置为输入模式，LED单元板的另外一个可配置的输入/输出通信端口为后端口，自动配置为输出模式。
3.如权利要求2所述LED显示系统，其特征在于LED单元板的两个可配置的输入/输出通信端口分别为可配置输入/输出的左通信端口和右通信端口，当LED单元板没有从左通信端口和右通信端口检测到输入信号时，左通信端口和右通信端口都设置成输入模式；当LED单元板从左通信端口检测到输入信号而没有从右通信端口检测到输入信号时，则将左通信端口设置成输入模式，右通信端口设置成输出模式；当LED单元板从右通信端口检测到输入信号而没有从左通信端口检测到输入信号时，则将右通信端口设置成输入模式，左通信端口设置成输出模式；当左通信端口或右通信端口设置成输出模式时，该端口会产生由逻辑0/1组成的数字信号。
4.如权利要求3所述LED显示系统的各LED单元板自动配置通信端口的输入/输出状态配置方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)所述LED显示系统上电后，LED控制板的输出通信端口发出由逻辑0/1组成的数字信号；
(2)最后一级LED单元板后端口悬空或者连接一个没有驱动能力的任意端口，不被驱动，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(3)倒数第二块LED单元板的后端口，因连接的最后一级LED单元板的前端口已配置为输入，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(4)依次类推，所有LED单元板的后端口，因连接的前一级LED单元板的前端口为输入，检测不到输入信号，则本级LED单元板的输入/输出属性不可能配置为后端口输入前端口输出，即只能配置成前后端口都为输入或者前端口输入后端口输出，即前端口必配置为输入；
(5)第一级LED单元板前端口已配置为输入，因连接发出由逻辑0/1组成数字信号的LED控制板的输出通信端口，且因连接第一级LED单元板后端口的第二级LED单元板前端口也已配置为输入，第一块LED单元板后端口检测不到输入信号，则第一级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到第二级LED单元板前端口；
(6)第二级LED单元板前端口已配置为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的第一级LED单元板后端口，且因连接第二级LED单元板后端口的第三级LED单元板前端口也已配置为输入，第二级LED单元板后端口检测不到输入信号，则第二级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口；
(7)依次类推，所有LED单元板前端口为输入，因连接发出由逻辑0/1组成的数字信号的前一级LED单元板后端口，且因连接本级LED单元板后端口的后一级LED单元板前端口也已配置为输入，本级LED单元板后端口检测不到输入信号，则本级LED单元板自动配置前端口为输入后端口为输出，接收数字信号并解析出显示指令或显示数据，执行相应操作，并且产生由逻辑0/1组成的数字信号输出到后一级LED单元板前端口。
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