CN103247265A

CN103247265A - 并行锁存led屏电路

Info

Publication number: CN103247265A
Application number: CN2013102127924A
Authority: CN
Inventors: 刘维奇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-01
Filing date: 2013-06-01
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明涉及一种并行锁存LED屏电路，由译码器（1）、LED驱动三极管阵列、LED阵列（2）、并行锁存驱动器（3），数据总线（4）译码器（5）等构成，LED驱动三极管阵列通过译码器（1）经过四根地址总线连接到单片机上驱动LED阵列的横排阵列，LED阵列的纵排阵列与并行锁存驱动器（3）连接，并行锁存驱动器（3）通过译码器（5）、数据总线（4）连接到单片机上。特点是使用了并行数据传输，一次性锁存的并行锁存驱动器（3），单片机仅需1次送数操作就能完成多位LED阵列的锁存，使一个16位单片机控制LED的面积数十倍增长，显示汉字的数目从25个增加到400个左右。

Description

并行锁存LED屏电路

技术领域

本发明涉及一种并行锁存LED屏电路，具体地讲，是一种新型信息显示媒体LED显示屏电路。

背景技术

LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成在面积显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、价格性能比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。 LED显示屏的应用涉及社会经济的方方面面，它的领域主要包括：（1）证券交易、金融信息显示。（2）机场航班、汽车、港口、车站旅客引导信息显示。北京站、北京西站、南昌站、大连港等国内重要火车站和港口都安装了国内厂家提供的产品和系统。（3）体育场馆信息显示。LED显示屏已取代了传统的灯泡及CRT显示屏，四十三届世乒赛主场地天津体育中心首次采用了国产全彩色视频LED显示屏，受到普遍好评，上海体育中心、大连体育场等许多国内重要体育场馆相继采用了LED显示屏作为信息显示的主要手段。（4）电力调度、车辆动态跟踪、车辆调高度管理等调度指挥中心信息显示。（5）邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。（6）广告媒体新产品广告系统；（7）演出和集会如我国建国50周年大庆、美国总统大选、莫斯科850周年庆典、日本冬季奥运会、波兰教皇的访问、巴西狂欢节、世界各地的新千年庆典，这些节日中大型显示屏增加了艺术影响力，在播放广告和信息的同时也团结了人们。

现有技术显示系统的工作原理是：

显示系统是一个串→并传输再扫描驱动的显示原理，它由上位机，通信系统，单片机系统，译码电路，显示驱动电路和LED点阵屏六部分组成。以一个16×16点阵的汉字为例，单片机采用的是行扫描，首先将要显示第一排16个数据按位串行发送到移位寄存器74HC595，8片74HC595是串联在一起的，传一位数据自动向前移一位，一排需要连续送数（移动）16次，等到一行16个数据全部送达74HC595内后，锁存到LED屏上（显示第一排），接着第二排继续着第一排的动作，显示第二排这第一排显示就消失了，留在你眼中的只是第一排的暂留映像；…，第三排，…依次移动16次显示一个完整的文字的16排，单片机要做256次位传送指令操作，算上其它的辅助指令操作单片机的操作次数更多，耗费大量的时间。也就是说单片机总是在手忙脚乱地将一个字的16个单元的数据（8位单片机为8个单元——下略）大卸八块，拆成16个单元（0,1）再一个接一个用16个位传送指令动作传给外设去显示，其目的仅仅是满足了“使用了串行”的工作原理（也许还有一些，但从结构图分析看来很少），而后果是严重的，一个单片机本身的速度慢、资源少，一个51单片机仅能显示16×16点阵的汉字约2排×12. 5=25个汉字，显示能力很弱，构建大屏幕LED显示屏需要很多单片机显示子系统级联，所以足以显出单片机“串→并”工作方式捉襟见肘的窘境；使单片机无法进行大面积LED显示屏的控制，也使单片机无法有足够的资源进行一些高级的动作，如图、文的流动、变色、变形的流畅处理等，更不用说进行256色65536个灰度的处理。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明对现有的LED显示屏的底层硬件结构进行优化，把串→并按位操作的送数指令变成直接按字并行送数锁存，以显示16×16LED点阵为例，1排16个单元所用的送数指令操作，用8位单片机一排16个LED送数2次即可，显示完整的16排所作的送数指令也仅为32次，从按位送数指令的256次降为按字传送32次，只是原来送数指令操作的1/8；如果用16位单片机，从256次降为16次，只是原来的1/16；字长越长，送数指令操作降低越多。电路布线量仅增加了8根（或16、32）覆铜线，板间连接用8线接线排代替单线即可，这些增加在今天的电子技术时代真的不值一提，但使用的IC数量大大减少。不管多少单元都应该以最简洁的方式、最快的动作传给外设去点亮LED即可，中间搞那么多花哨的动作就大大降低了效率，简直是浪费。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种并行锁存LED屏电路，由译码器（1）、LED驱动三极管阵列、LED阵列（2）、并行锁存驱动器（3），数据总线（4）译码器（5）等构成，LED驱动三极管阵列通过译码器（1）经过四根地址总线连接到单片机上驱动LED阵列的横排阵列，LED阵列的纵排阵列与并行锁存驱动器（3）连接，并行锁存驱动器（3）通过译码器（5）、数据总线（4）连接到单片机上。

所述并行锁存驱动器（3）是一个并行数据传输，一次性锁存的外设，它的通道数≥8位，每个通道驱动电流≥20mA。

所述并行锁存驱动器（3）为8路同相3态双向总线发送器/接收器74LS245。

所述并行锁存驱动器（3）为具有三态输出的 20 位总线接口 D 类锁存器74ACT16841。

本发明的有益效果是：尽可能集约化、集成化驱动IC芯片，如用一片4-16的多路分配器74HC154替代了2片74 HC138做译码器，一个16排点阵的汉字只需一片IC。

并行锁存驱动器（3）的两大特点：（a）并行锁存驱动器（3）≥8位，并行锁存驱动器的长度并不限于8位字节或16位字长，也包括32位字长和64位字长以及以上，随着计算机技术的发展，32位机、64位机的大量涌现，按字传送更多地减少单片机的操作次数，8位、16位、32位、64位长度LED阵列单片机仅需1次送数操作就能取代相对应的8次、16次、32次及64次串→并的锁存动作，例如32位并行锁存驱动器有32个通道，1次可点亮32列LED（2个汉字），512次送数操作变成16次，效率提高了32倍，仔细核算送数及循环指令的机器周期还会使这个比值成倍上升，使一个16位单片机控制LED的面积数十倍增长，显示汉字的数目从25个增加到400个左右，当然节约下来的时间和资源也可用于LED显示屏的图、文处理，增强图、文动态时的自然流畅。硬件和接线也节省了，结构简单。（b）并行锁存驱动器（3）的每个通道驱动电流≥20mA，使单片机不需外加三极管阵列直接驱动相应的LED列线。74LS245 为双向总线发送器/接收器，它有3态输出的8组总线收发器，最大驱动电流24mA， 74ACT16841为具有三态输出的 20 位总线接口 D 类锁存器，最大驱动电流24mA，单片机不需外加三极管阵列直接驱动20列LED（一般使用其中的16位），使单片机不需外加三极管阵列直接驱动相应列的LED。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统原理图。

图2是8×8LED阵列结构示意图。

图3是图2 16×16LED阵列显示汉字示意图。

图4是74ls245逻辑图。

图5是74ls245功能表。(表)

图6是74ACT16841顶视图。

图7是74ACT16841一个通道的逻辑示意图。

图8是74act16841逻辑图。

图9是74act16841建议操作条件。(表)

图中（1）译码器，（2）LED阵列，（3）LED 驱动器，（4）数据总线，（5）译码器，（6）地址总线。

具体实施方式

实施例1 用74LS245 作并行锁存驱动IC电路的原理

在图1中，译码器（1）经过地址总线连接到单片机上，译码器（1）为4线- 16线译码器，需要四根地址总线a、b、c、d驱动LED阵列的对应16×16点阵的汉字的16排LED横排阵列，用多路分配器74HC154等IC芯片，它的功能是将地址总线a、b、c、d四位地址转变成1～16 LED阵列的横排阵列，1排文字（一个文字16排LED点阵）用1个即可，n排文字用n个74HC154；也可以用2片74HC/HCT138三八译码器代替。

图2是8×8LED阵列结构示意图。一个16×16LED阵列显示一个汉字需要4个8×8LED阵列。一个16×16的LED显示屏行和列各有16支引脚。LED显示屏通常以这个8×8LED阵列作为最小显示单元。

图3是图2 16×16LED阵列显示汉字示意图。无论文字还是图形都是由点阵组成的，每个点就是一个像素点；一个像素对应一个点亮的LED；

图4是74ls245逻辑图，74LS245 是8路同相3态双向总线收发器，具有双向三态功能，可双向传输数据，既可以输出，也可以输入数据。

常将E和DIR连接后与译码器（5）的1个译码输出端连接作为外设的选通端（低电平有效），B1～B8与8位单片机数据总线(0～7)连接，一个数据送数（MOV或OUT）指令就将数据总线上的8位数锁存到了74LS245 的A(1～8)端，74LS245的最大驱动电流=24mA（见图5所示），可以直接驱动8列LED。

对于16位单片机，需将2片 74LS245的E和DIR连接后与译码器（5）的1个译码输出端连接作为外设的选通端，1片 74LS245接单片机数据总线(0～7)，另1片 74LS245接单片机数据总线(8～15)，一个数据送数指令就将数据总线上的16位数锁存到了2片74LS245 的A(1～8)端，驱动16列LED。

对于32位单片机，需将4片 74LS245的E和DIR连接后与译码器（5）的1个译码输出端连接作为外设的选通端，1片 74LS245接单片机数据总线(0～7)，另1片 74LS245接单片机数据总线(8～15)，第3片 74LS245接单片机数据总线(16～23)，第4片 74LS245接单片机数据总线(24～31)，一个数据送数指令就将数据总线上的32位数锁存到了4片74LS245 的A(1～8)端，驱动32列LED（2个汉字）。

实施例2 用74ACT16841作并行锁存驱动IC电路的原理

74ACT16841具有2组10通道锁存器，74ACT16841的最大驱动电流=24mA（见图9所示），可以直接驱动20列LED（习惯上使用其中16列）。

如果用8位单片机，74ACT16841中1-10D10个通道和2-10D10个通道中的8个通道（如图6所示）分别直接连接到单片机的数据总线上，1

和2

（见图8所示）分别连接到译码器（5）（如图1所示）中的2根译码输出线上，经过地址总线连接到单片机上，这时74ACT16841在8位单片机上占2个外设地址。

从图9所示的技术数据表可以看出，54ACT16841的技术数据与74ACT16841基本相同，所以在下面的叙述中的“74ACT16841”同时包括54ACT16841（默认），以后不特别说明就是同时指74ACT16841和 54ACT16841两种芯片。

如果用16位单片机，74ACT16841中1-10D和2-10D中的8个通道（如图6所示）分别连接到单片机数据总线的高8位和低8位上，1

和2

直接连接（如图7所示）后接到到译码器（5）的译码输出线上，经过地址总线连接到单片机上，这时74ACT16841在16位单片机上占1个外设地址。

并行锁存需要地址总线的总数由LED阵列竖向阵列总数/16决定，8位单片机与16位单片机所需数量一致。

如果用32位单片机，1片74ACT16841中1-10D和2-10D中的8个通道（如图6所示）分别连接到单片机数据总线的0～7位和8～15位上，另1片74ACT16841中1-10D和2-10D中的8个通道（如图6所示）分别连接到单片机数据总线的15～23位和24～31位上，2片74ACT16841的1

和2

直接连接（如图7所示）后接到到译码器（5）的译码输出线上，经过地址总线连接到单片机上，这时74ACT16841在32位单片机上占有1个外设地址，驱动32列LED（2个汉字）。

本发明的实施例均能实施，并能取得满意效果。

Claims

1.一种并行锁存LED屏电路，由译码器（1）、LED驱动三极管阵列、LED阵列（2）、并行锁存驱动器（3），数据总线（4）译码器（5）等构成，LED驱动三极管阵列通过译码器（1）经过四根地址总线连接到单片机上驱动LED阵列的横排阵列，LED阵列的纵排阵列与并行锁存驱动器（3）连接，并行锁存驱动器（3）通过译码器（5）、数据总线（4）连接到单片机上，其特征是所述并行锁存驱动器（3）是一个并行数据传输，一次性锁存的外设，它的通道数≥8位，通道驱动电流＞10mA。

2.如权利要求1所述的一种并行锁存LED屏电路，其特征是所述并行锁存驱动器（3）为8路双向总线发送器/接收器74LS245。

3.如权利要求1所述的一种并行锁存LED屏电路，其特征是所述并行锁存驱动器（3）为具有三态输出的 20 位总线接口 D 类锁存器74ACT16841。

4.如权利要求1所述的一种并行锁存LED屏电路，其特征是所述并行锁存驱动器（3）为具有三态输出的 20 位总线接口 D 类锁存器54ACT16841。