CN219738518U - 一种全彩色led显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及显示屏技术领域，尤其为一种全彩色LED显示屏，包括嵌入式微处理器、FPGA模块以及LED显示屏，嵌入式微处理器与FPGA模块之间通过双口RAM建立数据通讯，LED显示屏与FPGA模块串口连接，该嵌入式微处理器通过通信模块与上位机建立有线或无线通讯连接，上位机负责汉字、字符和图形数据的格式转换，将数据发送给嵌入式微处理器，FPGA模块接收嵌入式微处理器上传的数据，产生驱动信号，实现数据的LED显示，FPGA模块连接有用于对LED显示屏坏点的数据坐标检测的错误侦测模块。本实用新型，系统通过增加错误侦测模块，在执行侦测任务时，不需要关闭整个显示屏或点亮每个LED而且系统可远程控制，维护人员不用去现场就能获得LED坏点的坐标数据。

Description

一种全彩色LED显示屏

技术领域

本实用新型涉及显示屏技术领域，具体为一种全彩色LED显示屏。

背景技术

LED显示屏是集计算机技术、光电子技术、微电子技术、信息处理技术于一体的大型显示系统。LED显示屏是通过一定的控制方式，用于显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的器件阵列组成的显示屏幕。

近年来，由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善，发光二极管(LightEmittingDiode，LED)已日趋在固体显示中占主导地位。其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亮度高、工作电压低、功耗小、微型化易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等优点分不开的，且目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光均匀性、更高的可靠性及全色化方向发展。

熟知的，LED显示屏由成多个LED像素点组成，任一个LED失效都会影响显示屏的整体显示效果，而LED最常发生的两种故障为LED开路故障和LED短路故障。所以有必要对在LED显示屏故障时进行检测，以确定故障点的位置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全彩色LED显示屏，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种全彩色LED显示屏，包括嵌入式微处理器、FPGA模块以及LED显示屏，所述嵌入式微处理器与FPGA模块之间通过双口RAM建立数据通讯，所述LED显示屏与FPGA模块串口连接，该嵌入式微处理器通过通信模块与上位机建立有线或无线通讯连接，所述上位机负责汉字、字符和图形数据的格式转换，将数据发送给嵌入式微处理器，FPGA模块接收嵌入式微处理器上传的数据，产生驱动信号，实现数据的LED显示，所述FPGA模块连接有用于对LED显示屏坏点的数据坐标检测的错误侦测模块。

进一步的，所述错误侦测模块连接有检测模式控制模块，通过该检测模式控制模块驱动错误侦测模块进入错误侦测模式。

进一步的，所述检测模式控制模块为嵌装在LED显示屏的控制系统的模块。

进一步的，所述通信模块包括电平转换模块和WiFi模块，所述嵌入式微处理器通过电平转换模块连接的RS422/RS233转换器有线连接上位机或通过WiFi模块无线连接上位机。

进一步的，所述嵌入式微处理器连接有FLASH模块，所述FPGA模块连接有X体RAM和Y体RAM。

进一步的，还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于系统供电。

进一步的，所述嵌入式微处理器基于AT89S51单片机，所述双口RAM块选用2K×8的高速CMOS双端口静态随机存取存储器CY7C142。

进一步的，所述错误侦测模块基于MBI5027芯片，电平转换模块基于MAX3080芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型，系统通过增加错误侦测模块，系统在执行侦测任务时，不需要关闭整个显示屏或点亮每个LED而且系统可远程控制，维护人员不用去现场就能获得LED坏点的坐标数据。通过采用FPGA模块、双口RAM、嵌入式微处理器等实现数据运行处理和控制功能，使系统的通信和处理能力大大加强，保证了系统的实时性，可以灵活地通过多种方式控制数据读写。通过X体RAM和Y体RAM，提高了FPGA模块处理数据的速度，实现了图像的高速扫描和新数据的同时接收。通过电平转换模块和WiFi模块，可以使嵌入式微处理器与上位机以有线方式或无线方式进行通讯连接，满足上位机短距或长距与嵌入式微处理器进行通讯。

附图说明

图1为本实用新型系统组成框图。

图2为本实用新型模式切换时序的设定为错误侦测模式图。

图3为本实用新型模式切换时序的设定为一般模式图。

图4为本实用新型读取错误侦测码图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上端”、下端”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设有”、“套接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：

一种全彩色LED显示屏，包括嵌入式微处理器、FPGA模块以及LED显示屏，其特征在于，所述嵌入式微处理器与FPGA模块之间通过双口RAM建立数据通讯，所述LED显示屏与FPGA模块串口连接，该嵌入式微处理器通过通信模块与上位机建立有线或无线通讯连接，所述上位机负责汉字、字符和图形数据的格式转换，将数据发送给嵌入式微处理器，FPGA模块接收嵌入式微处理器上传的数据，产生驱动信号，实现数据的LED显示，所述FPGA模块连接有错误侦测模块。

本实用新型，FPGA模块和嵌入式微处理器之间数据的快速交换通常通过双口RAM芯片来实现。通过引入双口RAM，存储FPGA传送来的数据，然后嵌入式微处理器再从双口RAM中读数，从面提高效率。通过采用FPGA模块、双口RAM、嵌入式微处理器等实现数据运行处理和控制功能，使系统的通信和处理能力大大加强，保证了系统的实时性，可以灵活地通过多种方式控制数据读写。嵌入式微处理器可以采用AT89S51，FPGA可以采用Cyclone系列的EP3C55F484C8器件，双口RAM选用2K×8的高速CMOS双端口静态随机存取存储器CY7C142，提高了数据传输速度。当然嵌入式微处理器和FPGA也可以根据需要选择其他的现有型号的器件，比如嵌入式微处理器为ARM9芯片，具体型号是S3C2440，FPGA是CycloneEPIC6c等等。

本实用新型，上位机将汉字、字符和图形数据的格式转换，将数据发送给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器将接收到的数据写人存NANDFLASH。在显示时，嵌入式微处理器读取FLASH中的数据，通过SPI接口将数据传输给FPGA模块，经FPGA模块处理后传输到LED显示屏显示。

本实用新型，X体RAM和Y体RAM优选IDT71V3577芯片，当FPGA模块读取X体RAM中的数据时，同时往Y体RAM中写入数据，反过来FPGA模块写X体RAM时进行Y体RAM的读操作，这样提高了FPGA模块处理数据的速度，实现了图像的高速扫描和新数据的同时接收。

本实用新型，如果嵌入式微处理器与上位机以有线方式连接，因数字电路中的TTL电平不能进行长距离传输，所以把它转换为RS422接口标准的电平来传输，通过转换器能够实现与上位机连接。如果嵌入式微处理器与上位机以无线方式连接，通过预留的WiFi模块，具体如WM-G-MR-09，能够实现上位机对实时更新、彩色LED显示屏的视频传输数据。并通过电源管理模块为系统(的嵌入式微处理器和FPGA模块等)供电。

目前，由于LED显示屏已经得到了广泛的应用，诸如交通信息、楼宇装饰、广告媒体和体育场馆等。

熟知的，LED显示屏由成多个LED像素点组成，任一个LED失效都会影响显示屏的整体显示效果，而LED最常发生的两种故障为LED开路故障和LED短路故障。故为了协助维护人员实时掌握LED显示屏的错误情况，从而在LED显示屏逐点检测显得十分必要。

本实用新型，FPGA模块连接有用于对LED显示屏坏点的数据坐标检测的错误侦测模块。错误侦测模块基于MBI5027芯片，电平转换模块基于MAX3080芯片。MB15027是具有LED错误侦测功能的带有16个恒流输出通道的LED驱动芯片。

如图2所示，为MBI5027进入侦测模式的时序图，仅需在LE、OE、CLK信号端输人一组序列组合，就能进入错误侦测模式，故它与一般的驱动芯片是兼容的，不必更改以前的PCB板图。而它从侦测模式回到一般模式也只需要在LE、OE、CLK信号端输入一组序列组合。如图3所示，为回到一般模式的时序图。

如图4所示，为读取错误侦测码如。当MB15027进入侦测模式后，(FPGA)系统要检测OE的状态准备接收错误侦测码，当OE为“101”进人侦测模式后，OE要再次置为低电平3个脉冲以上，且至少2ps以上再置为高电平，送出最后一个“0”，就能把MB15027检测到的侦测码锁存到它的移位寄存器中，这时“OE”被拉为高电平后，结束错误侦测，而已存于移位寄存器中的错误侦测码随着CLK一位一位地从SDO口移出，在此时显示数据可由SDI输入了。

错误侦测码被接收到后，需要根据加在LED显示屏上的电压是否是正常工作电压来判断它是何种故障；当LED上施加正常工作电压(≥V_DS,Th)，侦测码为“逻辑0”表示该LED有开路故障，当LED上施以不能正常工作的电压(＜V_DS,Th)时，侦测码为“逻辑l”表示该LED有短路故障。

本实用新型中，检测模式控制模块是用来控制系统进入和退出检测模式，即它控制CLK、LE、OE这3个信号的时序组合，使驱动芯片MB15027进人错误侦测模式。这个模块是嵌在LED显示控制系统当中的，不必另外设计硬件电路，只需在控系统的FPGA中加上这个模块。FPGA模块是系统的核心部件，它负责检查系统是否进入错误侦测模式，进入错误侦测模式后开始接收MB15027的SDO引脚数据，把接收到的数据处理后存人SRAM，等待嵌入式微处理器取走。嵌入式微处理器AT89S51负责与上位机进行通信，并把SRAM中的数据传到上位机。MAX3080芯片是用来进行电平转换。上位机是负责接收下位机(嵌入式微处理器AT89S51)传来的数据以及显示数据，它可以根据不同的地址来接收不同显示区域的数据。

LED显示屏通常都是由小的LED点阵块拼接起来的，例如一个LED双色显示屏的分辨率为256×192，由768个8×8的点阵块组成，每个点有红，绿两个发光管组成；而一个LED显示控制系统带了8×16个点阵块，所以整个LED显示屏需要6个LED显示控制系统，及对应的需要6个LED逐点检测的系统。系统通过单片机的PO口读取跳线器的值来区分地址。

本实用新型上位(PC)机的串口数据通过RS422/RS233转换器将数据送到每个检测的系统的嵌入式微处理器上，嵌入式微处理器内部的程序根据自身的地址决定是否处理该数据。每个显示控制系统能带8路或16路驱动芯片，每路的所有驱动芯片是串联的，数据可以从第一片移到最后一片，最后一片的数据输出接有逐点检测的系统。当系统侦测到错误侦测数据并且发送到上位机后，上位机要对有错误的点进行定位。例如一个显示控制系统带8×16个模块，每个模块也是8行8列，显示屏是双色，则系统通过DC1(红)、DC2(绿)接收数据。假设错误状态位所在字节的位为X，该字节在整个数据中是第Y个字节，则通过X除以64取整数和Y来判断该错误点所在的模块的位置；通过X除以64取余数可判断出此错误点在该模块中的位置；然后，根据这数据是从DCl还是DC2接收，判断是红管还是绿管。

本实用新型，系统通过增加错误侦测模块，系统在执行侦测任务时，不需要关闭整个显示屏或点亮每个LED而且系统可远程控制，维护人员不用去现场就能获得LED坏点的坐标数据。通过采用FPGA模块、双口RAM、嵌入式微处理器等实现数据运行处理和控制功能，使系统的通信和处理能力大大加强，保证了系统的实时性，可以灵活地通过多种方式控制数据读写。通过X体RAM和Y体RAM，提高了FPGA模块处理数据的速度，实现了图像的高速扫描和新数据的同时接收。通过电平转换模块和WiFi模块，可以使嵌入式微处理器与上位机以有线方式或无线方式进行通讯连接，满足上位机短距或长距与嵌入式微处理器进行通讯。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种全彩色LED显示屏，包括嵌入式微处理器、FPGA模块、错误侦测模块以及LED显示屏，其特征在于，所述嵌入式微处理器与FPGA模块之间通过双口RAM建立数据通讯，所述LED显示屏与FPGA模块串口连接，该嵌入式微处理器通过通信模块与上位机建立有线或无线通讯连接，所述上位机负责汉字、字符和图形数据的格式转换，将数据发送给嵌入式微处理器，FPGA模块接收嵌入式微处理器上传的数据，产生驱动信号，实现数据的LED显示，所述FPGA模块连接有错误侦测模块。

2.如权利要求1所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述错误侦测模块连接有检测模式控制模块，通过该检测模式控制模块驱动错误侦测模块进入错误侦测模式。

3.如权利要求2所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述检测模式控制模块为嵌装在LED显示屏的控制系统的模块。

4.如权利要求2或3所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述错误侦测模块基于MBI5027芯片，电平转换模块基于MAX3080芯片。

5.如权利要求1所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述通信模块包括电平转换模块和WiFi模块，所述嵌入式微处理器通过电平转换模块连接的RS422/RS233转换器有线连接上位机或通过WiFi模块无线连接上位机。

6.如权利要求1所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述嵌入式微处理器连接有FLASH模块，所述FPGA模块连接有X体RAM和Y体RAM。

7.如权利要求1所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于系统供电。

8.如权利要求1所述的一种全彩色LED显示屏，其特征在于，所述嵌入式微处理器基于AT89S51单片机，所述双口RAM块选用2K×8的高速CMOS双端口静态随机存取存储器CY7C142。