从理论上说,不论显示图形还是文字,只要控制与组成这些图形或文字的各个点所在位置相对应的led器件发光,就可以得到我们想要的显示结果,这种同时控制各个发光点亮灭的方法称为静态驱动显示方式。32*64的点阵共有2048个发光二极管,显然单片机没有这么多端口,如果我们采用锁存器来扩展端口,按8位的锁存器来计算,32*64的点阵需要256个锁存器。这个数字很庞大,而且成本很昂贵,我们仅仅是32*64的8个汉字点阵,在实际应用中的显示屏往往要大得多,这样在锁存器上花的成本将是一个很庞大的数字。
因此在实际应用中的显示屏几乎都不采用这种设计,而采用另一种称为动态扫描的显示方法。
动态扫描的意思简单地说就是逐行轮流点亮,这样扫描驱动电路就可以实现多行(比如8行)的同名列共用一套列驱动器。具体就32*64的点阵来说,把所有同一列的发光管的阴极连在一起,再去驱动这一列led(共阳接法),每一列先送出对应第1行发光管对应的数据并锁存,再选通第1行使其点亮一定的时间,然后熄灭;再送出第2行的数据并锁存,再选通第2行使其点亮相同的时间,然后熄灭第8行之后,又重新点亮第1行,反复轮回。当这样轮回的速度足够快(每秒24次以上),由于人眼的视觉暂留现象,就能看到显示屏上稳定的图形了。
采用扫描方式进行显示时,每行有一个行驱动器,各行的同名列共用一个列驱动器。显示数据通常存储在单片机的程序存储器中,按8位一个字节的形式顺序排放。显示时要把一行中各列的数据都传送到相应的列驱动器上去,这就存在一个显示数据传输的问题。
从控制电路到列驱动器的数据传输可以采用并行方式或串行方式。采用并行方式时,32*64的led点阵有8列8*8的点阵,需要8*8=64个列数据输入口,而一个89c51只有32个i/o接口,还要同时驱动行数据,根本不够用;并且从控制电路到列驱动器的线路数量大,相应的硬件数目多,由此可以得出,当列数很多时,并行传输的方案是不可取的。
采用串行传输的方法,控制电路可以只用2根线:数据线、时钟线。将行数据一位一位传往行驱动器,在硬件方面无疑是十分经济的。
但是,串行传输过程较长,数据按顺序一位一位地输出给行驱动器,只有当一行的各列数据都已传输到位之后,这一行的各列才能并行地进行显示。这样,对于一行的显示过程就可以分解成列数据准备(传输)和列数据显示两个部分。对于串行传输方式来说,列数据准备时间可能相当长,在行扫描周期确定的情况下,留给显示的时间就太少了,以致影响到led的亮度。
解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题,可以采用重叠处理的方法。即在显示本行数据的同时,传送下一行的数据。为了达到重叠处理的目的,列数据的显示驱动电路就需要具有锁存功能。
经过上述分析,可以归纳出列驱动器电路应具备的主要功能:对数据准备来说,它应能实现串入并出的移位功能;对数据显示来说,应具有并行锁存的功能。这样,本行已准备好的数据打人并行锁存器进行显示时,串并移位寄存器就可以准备下一行的列数据,而不会影响本行的显示。
同时为了led显示的亮度,采用8行扫描,每个汉字上面有2个16列驱动器驱动,列驱动器的位置应该是在第1行跟第9行,即每个16*16的汉字点阵是有4个8*8的点阵组成的阵列,扫描的时候同时扫描显示第1行跟第9行,第二次扫描的时候显示第2行跟第10行,以此类推,最后显示第8行跟第16行,如图1.2所示:
第1行全亮。
第2行不亮。
第3行不亮。
第4行不亮。
第5行不亮。
第6行不亮。
第7行不亮。
第8行不亮。
第9行全亮。
第10行不亮。
第11行不亮。
第12行不亮。
第13行不亮。
第14行不亮。
第15行不亮。
第16行不亮。
图1.2综合上述可以看出整个点阵显示的实现电路结构应该如图1.3所示:
图1.3显示屏电路框图。
硬件电路大致上可以分成单片机系统及外围电路、列驱动电路和行驱动电路以及led点阵阵列三大部分。
在实际应用中的大屏幕led点阵显示屏,都是采用很多的显示模块组成,每个模块一般是有32*64个点阵组成,每个模块负责自己那部分led的显示;有电脑通过统一的协议发送数据到每个控制单片机,行选是统一的;而且控制模块也是分开的,一个控制模块上面有很多的ram芯片,控制芯片接收从主控电脑发送过来的数据,并将其保存在ram中,之后不需要电脑控制即可自己循环控制显示。而且一个模块控制几个至几十个32*64的点阵模块。
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