CN103390383A - 感光led显示屏的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了感光LED显示屏的控制系统，主要由降压滤波整流电路、以及与降压滤波整流电路连接的稳压电路和开关调压电路构成，所述稳压电路和开关调压电路同时连接有中央处理系统，所述中央处理系统连接有光环境检测电路，且所述开关调压电路还依次连接有LED行列驱动电路、LED显示屏；所述开关调压电路与中央处理系统直接设置有PWM电路；本发明的优点在于：结构简单，可减少能源消耗，能自动根据外部光环境进行控制调整。

Description

感光LED显示屏的控制系统
技术领域
本发明涉及LED显示屏的自动控制，具体是指光环境感光LED显示屏的控制系统。
背景技术
LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示屏（LEDdisplay, LED Screen）：又叫电子显示屏或者飘字屏幕。是由LED点阵组成，通 
过红色，蓝色，绿色LED灯的亮灭来显示文字、图片、动画、视频，内容可以随时更换，各部分组件都是模块化结构的显示器件。通常由显示模块、控制系统及电源系统组成。显示模块由LED灯组成的点阵构成，负责发光显示；控制系统通过控制相应区域的亮灭，可以让屏幕显示文字、图片、视频等内容，中山市亮拓光电的单色、双色屏主要用来播放文字的，全彩屏主要是播放动画的；电源系统负责将输入电压电流转为显示屏需要的电压电流。 
LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
但是，由于LED 的显示亮度不能随外界环境光而改变，存在白天显示不清或黑夜因太亮而炫目的问题。如果能实现控制其亮度，不仅可以节省能源，还可以使显示屏的显示效果更加清晰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能自动根据外界光环境变化LED光亮强度的光环境感光LED显示屏的控制系统。
本发明的实现方案如下：感光LED显示屏的控制系统，主要由降压滤波整流电路、以及与降压滤波整流电路连接的稳压电路和开关调压电路构成，所述稳压电路和开关调压电路同时连接有中央处理系统，所述中央处理系统连接有光环境检测电路，且所述开关调压电路还依次连接有LED行列驱动电路、LED显示屏；所述开关调压电路与中央处理系统直接设置有PWM电路；
所述开关调压电路包括连接于PWM电路的三级管D1；所述三级管D1的1引脚与PWM电路连接，三级管D1的3引脚连接有三极管D2、且与三级管D2的1引脚连接，所述三级管D1的2引脚接地；所述三级管D2并联有二极管1N4148，二极管1N4148的两端分别于三级管D2的1引脚和2引脚连接，且所述三级管D2的1引脚连接有V0端；所述三级管D2的3引脚连接有整流器IRF 19540N，且与整流器IRF 19540N的1引脚连接，所述整流器IRF 19540N的2引脚与三级管D2的2引脚连接，整流器IRF 19540N的3引脚连接有VDD端，且所述VDD端与三级管D1的2引脚连接，且所述三级管D1的2引脚还连接有互相并联的电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2还与整流器IRF 19540N的3引脚连接；
降压滤波整流电路包括接入市电220V的变压器T1；所述变压器T1连接有整流桥L1，所述整流桥L1并联有电容C1，所述电容C1的两端连接有三端稳压器件LM7805CT,所述电容C1的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的IN端和GND端连接；所述三端稳压器件LM7805CT还连接有电容C2，所述电容C2的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的OUT端和GND端连接，所述电容C2靠近GND端的一端接地，电容C2靠近OUT端的一端接有二极管D5，所述二极管D5的另一端接VSS。
所述中央处理系统为MSP430F169单片机系统。
所述MSP430F169单片机系统还连接有RS485通信接口电路；所述RS485通信接口电路还与稳压电路连接。
所述RS485通信接口电路还连接有上位PC机连接。
MSP430F169单片机系统包括MSP430F169芯片，所述MSP430F169芯片的Dvcc和AVcc引脚与稳压电路连接。
所述MSP430F169芯片的P4.1/TB1引脚连接有PWM板，所述PWM板又与开关调压电路连接。
所述LED行列驱动电路为单色共阳极LED驱动电路。
本设计采用列发送数据，行扫描的方式实现LED 显示文字或图像。 本方法与硬件电路相结合，达到显示屏整体亮度相对均匀的目的。
光环境检测电路利用光敏电阻对环境光的敏感特性，采集环境光的变化状况，将其转换成电信号并送入到单片机MSP430F169芯片中，由单片机MSP430F169芯片进行信号处理，并按照一定的规律控制输出PWM 波的占空比。
在单片机MSP430F169芯片与LED 显示屏之间加一个开关调压电路，实现单片机MSP430F169芯片对显示屏的亮度调整。将调整后的PWM 波对开关调压电路进行控制，从而调节显示屏的输入电压的大小，最终实现显示屏的亮度控制。
本设计介绍的是利用MSP430F169单片机系统控制的环境光自适应LED 显示屏，该屏能够根据环境光的强弱自动调整亮度，以避免白天显示不清或黑夜因太亮而炫目，并与上位PC机进行通信。LED 显示屏应用领域广泛，如商场、娱乐场所、工厂、学校等大型场所，对其研究有着实用的价值及良好的发展前景。
本发明的优点在于：结构简单，可减少能源消耗，能自动根据外部光环境进行控制调整。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明中MSP430F169单片机系统的电路图。
图3为本发明中开关调压电路的电路图。
图4为降压滤波整流电路的电路图。
具体实施方式
实施例一
如图1、2所示。 
感光LED显示屏的控制系统，主要由降压滤波整流电路、以及与降压滤波整流电路连接的稳压电路和开关调压电路构成，所述稳压电路和开关调压电路同时连接有中央处理系统，所述中央处理系统连接有光环境检测电路，且所述开关调压电路还依次连接有LED行列驱动电路、LED显示屏；所述开关调压电路与中央处理系统直接设置有PWM电路；
所述开关调压电路包括连接于PWM电路的三级管D1；所述三级管D1的1引脚与PWM电路连接，三级管D1的3引脚连接有三极管D2、且与三级管D2的1引脚连接，所述三级管D1的2引脚接地；所述三级管D2并联有二极管1N4148，二极管1N4148的两端分别于三级管D2的1引脚和2引脚连接，且所述三级管D2的1引脚连接有V0端；所述三级管D2的3引脚连接有整流器IRF 19540N，且与整流器IRF 19540N的1引脚连接，所述整流器IRF 19540N的2引脚与三级管D2的2引脚连接，整流器IRF 19540N的3引脚连接有VDD端，且所述VDD端与三级管D1的2引脚连接，且所述三级管D1的2引脚还连接有互相并联的电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2还与整流器IRF 19540N的3引脚连接；
降压滤波整流电路包括接入市电220V的变压器T1；所述变压器T1连接有整流桥L1，所述整流桥L1并联有电容C1，所述电容C1的两端连接有三端稳压器件LM7805CT,所述电容C1的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的IN端和GND端连接；所述三端稳压器件LM7805CT还连接有电容C2，所述电容C2的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的OUT端和GND端连接，所述电容C2靠近GND端的一端接地，电容C2靠近OUT端的一端接有二极管D5，所述二极管D5的另一端接VSS。
所述中央处理系统为MSP430F169单片机系统。
所述MSP430F169单片机系统还连接有RS485通信接口电路；所述RS485通信接口电路还与稳压电路连接。
所述RS485通信接口电路还连接有上位PC机连接。
MSP430F169单片机系统包括MSP430F169芯片，所述MSP430F169芯片的Dvcc和AVcc引脚与稳压电路连接。
所述MSP430F169芯片的P4.1/TB1引脚连接有PWM板，所述PWM板又与开关调压电路连接。
所述LED行列驱动电路为单色共阳极LED驱动电路。
本设计采用列发送数据，行扫描的方式实现LED 显示文字或图像。 本方法与硬件电路相结合，达到显示屏整体亮度相对均匀的目的。
光环境检测电路利用光敏电阻对环境光的敏感特性，采集环境光的变化状况，将其转换成电信号并送入到单片机MSP430F169芯片中，由单片机MSP430F169芯片进行信号处理，并按照一定的规律控制输出PWM 波的占空比。
在单片机MSP430F169芯片与LED 显示屏之间加一个开关调压电路，实现单片机MSP430F169芯片对显示屏的亮度调整。将调整后的PWM 波对开关调压电路进行控制，从而调节显示屏的输入电压的大小，最终实现显示屏的亮度控制。
如图3所示，开关调压电路：利用两个NPN 型晶体管组成反相放大电路以实现PMOS 开关管将波放大，用PWM 波调整PMOS 开关管的导通时间来控制VDD 作用于显示屏的平均电压的大小，进而控制LED 的亮度。
如图4所示，降压滤波整流电路 ：220 V 交流电经过变压器T1降压后，由整流桥L1整流成单向脉动电压，经电容C1滤波成脉动很小的直流电压。 由于该直流电压随电网电压波动，如果直接作为显示屏电源，会造成显示屏的闪烁，因此采用稳压电路对其进行稳压。 三端稳压器件LM7805CT是专用的三端稳压器件，输入滤波后的电压( U≈9 V) ，稳压输出的5 V 电压( VCC) 供IPIC68273 使用。MSP430系列单片机电源电压范围是1. 8 ～ 3. 6 V，因此将5 V 电压经二极管D5降压0. 7 V( VSS) 后，供MSP430F169单片机系统使用。 经长期实验证明，单片机系统可长期安全可靠运行，其优点是与5 V 供电的TTL 或CMOS 电路接口，不必再加电平转换电路。
为防止网络电压的波动对显示屏造成影响，故用定值电阻R4 与R5 组成分压测量电路，对电压进行精确测量控制，用于实现显示屏电压的稳定可靠， 
本设计介绍的是利用MSP430F169单片机系统控制的环境光自适应LED 显示屏，该屏能够根据环境光的强弱自动调整亮度，以避免白天显示不清或黑夜因太亮而炫目，并与上位PC机进行通信。LED 显示屏应用领域广泛，如商场、娱乐场所、工厂、学校等大型场所，对其研究有着实用的价值及良好的发展前景。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (7)

1.感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：主要由降压滤波整流电路、以及与降压滤波整流电路连接的稳压电路和开关调压电路构成，所述稳压电路和开关调压电路同时连接有中央处理系统，所述中央处理系统连接有光环境检测电路，且所述开关调压电路还依次连接有LED行列驱动电路、LED显示屏；所述开关调压电路与中央处理系统直接设置有PWM电路；
所述开关调压电路包括连接于PWM电路的三级管D1；所述三级管D1的1引脚与PWM电路连接，三级管D1的3引脚连接有三极管D2、且与三级管D2的1引脚连接，所述三级管D1的2引脚接地；所述三级管D2并联有二极管1N4148，二极管1N4148的两端分别于三级管D2的1引脚和2引脚连接，且所述三级管D2的1引脚连接有V0端；所述三级管D2的3引脚连接有整流器IRF 19540N，且与整流器IRF 19540N的1引脚连接，所述整流器IRF 19540N的2引脚与三级管D2的2引脚连接，整流器IRF 19540N的3引脚连接有VDD端，且所述VDD端与三级管D1的2引脚连接，且所述三级管D1的2引脚还连接有互相并联的电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2还与整流器IRF 19540N的3引脚连接；
降压滤波整流电路包括接入市电220V的变压器T1；所述变压器T1连接有整流桥L1，所述整流桥L1并联有电容C1，所述电容C1的两端连接有三端稳压器件LM7805CT,所述电容C1的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的IN端和GND端连接；所述三端稳压器件LM7805CT还连接有电容C2，所述电容C2的两端分别与三端稳压器件LM7805CT的OUT端和GND端连接，所述电容C2靠近GND端的一端接地，电容C2靠近OUT端的一端接有二极管D5，所述二极管D5的另一端接VSS。
2.根据权利要求1所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：所述中央处理系统为MSP430F169单片机系统。
3.根据权利要求1所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：所述MSP430F169单片机系统还连接有RS485通信接口电路；所述RS485通信接口电路还与稳压电路连接。
4.根据权利要求3所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：所述RS485通信接口电路还连接有上位PC机连接。
5.根据权利要求2所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：MSP430F169单片机系统包括MSP430F169芯片，所述MSP430F169芯片的Dvcc和AVcc引脚与稳压电路连接。
6.根据权利要求5所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：所述MSP430F169芯片的P4.1/TB1引脚连接有PWM板，所述PWM板又与开关调压电路连接。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的光环境感光LED显示屏的控制系统，其特征在于：所述LED行列驱动电路为单色共阳极LED驱动电路。
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