CN209029081U - 一种led显示屏灯光调节控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED显示屏灯光调节控制电路。它包括用于采集环境内的光强信号的光强检测单元、用于对光强模拟信号进行感应放大处理的滤波放大单元、用于将光强模拟信号转换为数字信号的A/D转换单元、用于根据A/D转换单元提供的数字信号输出调节信号和驱动信号的微处理器、用于将调节信号转换为模拟信号并输送至LED显示屏的使能控制端口的D/A转换单元及通过行驱动单元和列驱动单元将驱动信号输送至LED显示屏内的缓冲锁存单元。基于光强检测单元所提供的外界光的强弱信号为微处理器对LED显示屏显示亮度的自动调节提供信号依据，无需为整个电路配置结构相对复杂的PWM调压电路，有利于降低整个电路的结构复杂性及成本，并为提高调光的精度创造条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED显示屏技术领域，尤其是一种LED显示屏灯光调节控制电路。
背景技术
LED显示屏是一种由众多LED发光二极管按行列像素点作均匀排列组合后，通过对LED发光二极管显示方式的控制来显示诸如文字、图案等信息的显示屏幕；因LED发光二极管所具有的可靠性高、寿命长、节能环保等特点使得LED显示屏被广泛应用于各种公共场合，如作为广告屏、公告牌等等。
目前，行业内对LED显示屏的显示亮度的调控主要是基于PWM调压技术，但基于此技术所形成的控制电路不但结构复杂、成本高，而且调节精度较低。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种LED显示屏灯光调节控制电路。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种LED显示屏灯光调节控制电路，它包括用于采集环境内的光强信号的光强检测单元、用于对光强检测单元所输出的模拟信号进行感应放大处理的滤波放大单元、用于将滤波放大单元输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换单元、用于根据A/D转换单元提供的数字信号输出调节信号和驱动信号的微处理器、用于将微处理器输出的调节信号转换为模拟信号并输送至LED显示屏的使能控制端口的D/A转换单元以及用于锁存由微处理器输出的驱动信号数据并同时通过行驱动单元和列驱动单元将驱动信号输送至LED显示屏内的缓冲锁存单元；
所述光强检测单元通过顺序连接的滤波放大单元和A/D转换单元与微处理器的信号输入端相连，所述缓冲锁存单元和D/A转换单元分别连接于微处理器的信号输出端，所述LED显示屏在与D/A转换单元的输出端相连的同时分别通过行驱动单元和列驱动单元与缓冲锁存单元相连。
优选地，所述微处理器、A/D转换单元和D/A转换单元集为一体并构成中央处理器，所述中央处理器为STM32系列单片机。
优选地，所述缓冲锁存单元包括一74HC573型锁存器，所述锁存器的使能端、时钟信号端、锁存信号端和数据信号端分别与中央处理器的引脚作对应连接，所述行驱动单元通过行选通地址线与锁存器作对应连接，所述列驱动单元通过列选通地址线与锁存器作对应连接。
优选地，所述LED显示屏包括若干颗呈行列点阵分布的LED灯点，其中，行数为大于等于1的整数，列数为四倍的行数；
所述行驱动单元包括通过锁存器接收中央处理器的驱动信号以对LED灯点作行选通且由两个74HC138型芯片作级联后形成的多线译码器以及若干个连接于多线译码器的输出端与每行LED灯点之间以用于对成行分布的LED灯点作激励驱动的MOS驱动管，每一行成行分布的所述LED灯点均对应由一个MOS驱动管。
优选地，所述LED显示屏包括呈16行X64列行列点阵分布的LED灯点，所述列驱动单元包括一由八个74HC595型位移缓冲器作级联后形成以用于对LED灯点作红色列数据转换的第一列驱动组和一由八个74HC595型位移缓冲器作级联后形成以用于对LED灯点作绿色列数据转换的第一列驱动组；
每八列所述LED灯点的一端均通过第一列驱动组中的一个位移缓冲器与锁存器相连、另一端均通过第二列驱动组中的一个位移缓冲器与锁存器相连。
优选地，所述光强检测单元包括一正极接地且负极通过辅助电阻外接电源的光敏二极管；所述滤波放大单元包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接于光敏二极管与辅助电阻之间并通过第二电阻连接于第一运算放大器的输出端、同相输入端接地，所述第二运算放大器的反相输入端通过第三电阻连接第一运算放大器的输出端并通过互为并联设置的第四电阻和第一电容连接第二运算放大器的输出端、同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接A/D转换单元的输入端。
由于采用了上述方案，本实用新型基于光强检测单元所提供的外界光的强弱信号为微处理器对LED显示屏显示亮度的自动调节提供信号依据；利用缓冲锁存单元与行列驱动单元的配合来实现微处理器对LED显示屏的显示或熄灭的自动控制，从而无需为整个电路配置结构相对复杂的PWM调压电路，即可完成对显示屏进行自动调光控制及显示控制，有利于降低整个电路的结构复杂性以及成本，并为提高调光的精度创造硬件结构条件；其电路结构简单、集成化程度高，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的控制原理框图；
图2是本实用新型实施例的LED显示屏的外围电路结构关系图；
图3是本实用新型实施例的光强检测单元的外围电路结构关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图3所示，本实施例提供的一种LED显示屏灯光调节控制电路，它包括：
光强检测单元a，主要用于采集LED显示屏10装配环境内的光强信号，以为调节LED显示屏10的灯光亮度提供信号支持；
滤波放大单元b，主要用于对光强检测单元a所输出的模拟信号进行感应放大处理，以确保相应信号的精确度；其信号输入端连接于光强检测单元a的信号输出端；
A/D转换单元c，主要用于将滤波放大单元b输出的模拟信号转换为数字信号，以便核心控制器件能够精确地对由光强信号转换后的信号进行采集；其连接于滤波放大单元b的信号输出端；
微处理器d，主要用于根据A/D转换单元c提供的数字信号输出调节信号和驱动信号以对LED显示屏10的显示亮度进行调控，可以理解为是整个电路的核心控制器件；
D/A转换单元e，用于将微处理器d输出的调节信号转换为模拟信号后输送至LED显示屏10的使能控制端口，以实现微处理器d对LED显示屏10的自动调光控制；其连接于微处理器d与LED显示屏10之间；
缓冲锁存单元f，主要对由微处理器d输出的驱动信号数据进行锁存、缓冲及译码等处理，其通过行驱动单元g和列驱动单元h将驱动信号输送至LED显示屏10以实现对LED显示屏的行选通和列选通驱动。
由此，基于光强检测单元a所提供的外界光的强弱信号，为微处理器d对LED显示屏10显示亮度的自动调节提供信号依据；利用缓冲锁存单元f与行列驱动单元的配合来实现微处理器d对LED显示屏10的显示或熄灭的自动控制；从而无需为整个电路配置结构相对复杂的PWM调压电路，即可完成对显示屏进行自动调光控制及显示控制，有利于降低整个电路的结构复杂性以及成本，并为提高调光的精度创造硬件结构条件。
为增强整个电路的集成度，降低电路的结构复杂性，本实施例的微处理器d、A/D转换单元c和D/A转换单元e集为一体并构成中央处理器，而中央处理器则优选为STM32系列单片机，如STM32F103型芯片，利用其本身及内部集成的A/D转换和D/A转换模块即可实现微处理器d、A/D转换单元c和D/A转换单元e三者的基本功能，有利于简化整个电路并为自动调光功能创造硬件条件。
为能够对中央处理器输出的驱动信号进行有效的缓冲处理，本实施例的缓冲锁存单元f包括一74HC573型锁存器U1，锁存器U1的使能端OE、时钟信号端CLK、锁存信号端LT和数据信号端DA分别与中央处理器的引脚作对应连接，而行驱动单元g通过行选通地址线与锁存器U1作对应连接，列驱动单元h通过列选通地址线与锁存器U1作对应连接。由此，可实现LED显示屏10的动态显示模式，如当中央处理器先送出第一行LED灯点的亮灭数据后在锁存器U1中进行锁存，然后选通第一行使其被点亮一定时间，最后熄灭；中央处理器再送出第二行LED灯点的亮灭数据后在锁存器U1中进行锁存，然后选通第二行使其被点亮一定时间，最后熄灭，直至最后一行熄灭后第一行再点亮，如此反复，即可利用人眼的反应速度没有灯点亮灭转换速度快的特点，使人眼能够看到每一行的显示。
为能够充分利用中央处理器的相应接口，节省I/O接口资源，增强电路的集成度，本实施例的LED显示屏10包括若干颗呈行列点阵分布的LED灯点，其中，行数为大于等于1的整数，而列数则为四倍的行数；行驱动单元g包括通过锁存器U1接收中央处理器的驱动信号以对LED灯点作行选通且由两个74HC138型芯片作级联后形成的多线译码器U2以及若干个连接于多线译码器U2的输出端与每行LED灯点之间以用于对成行分布的LED灯点作激励驱动的MOS驱动管Q1，每一行成行分布的LED灯点均对应由一个MOS驱动管Q1。由此，可利用两个74HC138型芯片构成4-16线的多线译码器U2，使得译码器只需占用中央处理器的4个I/O口，起到节省I/O接口资源的效果，而向译码器最多可输入16进制码(如0000-1111)，从而实现最多16路(行)的行选通，为保证具有足够的电流来同时驱动每行中所有的LED灯点(如供给64个灯点/每行)使其电量，可利用每一个MOS驱动管Q1来负责每一行灯点的驱动，从而使灯点能够清晰的显示。
作为优选方案，本实施例的LED显示屏10包括呈16行X64列行列点阵分布的LED灯点，列驱动单元包括一由八个74HC595型位移缓冲器U3作级联后形成以用于对LED灯点作红色列数据转换的第一列驱动组和一由八个74HC595型位移缓冲器U3作级联后形成以用于对LED灯点作绿色列数据转换的第一列驱动组；其中，每八列LED灯点的一端均通过第一列驱动组中的一个位移缓冲器U3与锁存器U1相连、另一端均通过第二列驱动组中的一个位移缓冲器U3与锁存器U1相连(可以理解为每八列的LED灯点的两端分别设置有一个位移缓冲器U3，以利用两个位移缓冲器U3来分别负责灯点的红色或绿色转换)。
为最大限度地简化整个电路的结构，同时保证微处理器d能够获得精准的环境信号，从而对LED显示屏10进行精确的自动调光，本实施例的光强检测单元a包括一正极接地且负极通过辅助电阻Rf外接电源的光敏二极管Ls；滤波放大单元b则包括第一运算放大器OP1和第二运算放大器OP2，其中，第一运算放大器OP1的反相输入端通过第一电阻R1连接于光敏二极管Ls与辅助电阻Rf之间并通过第二电阻R2连接于第一运算放大器OP1的输出端、同相输入端接地，第二运算放大器OP2的反相输入端通过第三电阻R3连接第一运算放大器OP1的输出端并通过互为并联设置的第四电阻R4和第一电容C1连接第二运算放大器OP2的输出端、同相输入端接地，第二运算放大器OP2的输出端连接A/D转换单元c的输入端。由此，当LED显示屏10的装配环境内的光线发生变化时，光敏二极管Ls两端的电压也会随之改变，从而使得A/D转换单元c能够通过读取电压值来获得光强信号，由于感应出的信号较为微弱，故利用主要由两个运算放大器所构成的滤波放大单元b来提高电压采样的灵敏度，保证微处理器d能够获得精准的对应信号，从而最终作用在LED显示屏10的使能端实现对显示屏的自动调光功能。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：它包括用于采集环境内的光强信号的光强检测单元、用于对光强检测单元所输出的模拟信号进行感应放大处理的滤波放大单元、用于将滤波放大单元输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换单元、用于根据A/D转换单元提供的数字信号输出调节信号和驱动信号的微处理器、用于将微处理器输出的调节信号转换为模拟信号并输送至LED显示屏的使能控制端口的D/A转换单元以及用于锁存由微处理器输出的驱动信号数据并同时通过行驱动单元和列驱动单元将驱动信号输送至LED显示屏内的缓冲锁存单元；
所述光强检测单元通过顺序连接的滤波放大单元和A/D转换单元与微处理器的信号输入端相连，所述缓冲锁存单元和D/A转换单元分别连接于微处理器的信号输出端，所述LED显示屏在与D/A转换单元的输出端相连的同时分别通过行驱动单元和列驱动单元与缓冲锁存单元相连。
2.如权利要求1所述的一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：所述微处理器、A/D转换单元和D/A转换单元集为一体并构成中央处理器，所述中央处理器为STM32系列单片机。
3.如权利要求2所述的一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：所述缓冲锁存单元包括一74HC573型锁存器，所述锁存器的使能端、时钟信号端、锁存信号端和数据信号端分别与中央处理器的引脚作对应连接，所述行驱动单元通过行选通地址线与锁存器作对应连接，所述列驱动单元通过列选通地址线与锁存器作对应连接。
4.如权利要求3所述的一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：所述LED显示屏包括若干颗呈行列点阵分布的LED灯点，其中，行数为大于等于1的整数，列数为四倍的行数；
所述行驱动单元包括通过锁存器接收中央处理器的驱动信号以对LED灯点作行选通且由两个74HC138型芯片作级联后形成的多线译码器以及若干个连接于多线译码器的输出端与每行LED灯点之间以用于对成行分布的LED灯点作激励驱动的MOS驱动管，每一行成行分布的所述LED灯点均对应由一个MOS驱动管。
5.如权利要求4所述的一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：所述LED显示屏包括呈16行X64列行列点阵分布的LED灯点，所述列驱动单元包括一由八个74HC595型位移缓冲器作级联后形成以用于对LED灯点作红色列数据转换的第一列驱动组和一由八个74HC595型位移缓冲器作级联后形成以用于对LED灯点作绿色列数据转换的第一列驱动组；
每八列所述LED灯点的一端均通过第一列驱动组中的一个位移缓冲器与锁存器相连、另一端均通过第二列驱动组中的一个位移缓冲器与锁存器相连。
6.如权利要求1-5中任一项所述的一种LED显示屏灯光调节控制电路，其特征在于：所述光强检测单元包括一正极接地且负极通过辅助电阻外接电源的光敏二极管；所述滤波放大单元包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的反相输入端通过第一电阻连接于光敏二极管与辅助电阻之间并通过第二电阻连接于第一运算放大器的输出端、同相输入端接地，所述第二运算放大器的反相输入端通过第三电阻连接第一运算放大器的输出端并通过互为并联设置的第四电阻和第一电容连接第二运算放大器的输出端、同相输入端接地，所述第二运算放大器的输出端连接A/D转换单元的输入端。
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| CN113835503A (zh) * | 2020-06-24 | 2021-12-24 | 北京小米移动软件有限公司 | 控制显示模式切换的方法及装置、电子设备、存储介质 |
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