專利名稱：地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管點陣顯示系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)及其控制方法。
(二)技術(shù)背景因宣傳和廣告的需要，大型屏幕動態(tài)圖形顯示系統(tǒng)近年來有迅猛的發(fā)展。霓虹燈構(gòu)成的動態(tài)圖形顯示系統(tǒng)顯示的信息量有限，且其安裝、能耗、價格及使用壽命等方面的問題，使其普及受到限制。液晶屏幕的優(yōu)勢在于其發(fā)布信息的即時性，但是液晶屏幕的價格過高，難以用作戶外的大型顯示屏幕。目前體育場或建筑物的信息發(fā)布平臺主要是使用發(fā)光二極管點陣構(gòu)成的顯示系統(tǒng)。大型發(fā)光二極管屏幕是由多個發(fā)光點組成的，每個發(fā)光點是由不同顏色的多個發(fā)光二極管構(gòu)成的，由幾十行幾十列發(fā)光點組成的矩陣成為大型發(fā)光二極管屏幕墻，當(dāng)要顯示大字時，可用多行或多列發(fā)光二極管來顯示一個橫或豎筆畫。如此大量的發(fā)光二極管的電源線、信號線其連接、安裝極為繁雜，其控制也極為繁復(fù)。正因此其成本也極高，造價高達(dá)每平方米上萬元，其維護(hù)的成本也同樣高，故一般用戶不敢問津。因此，大型動態(tài)圖形顯示屏幕尚難以廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設(shè)計一種地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，顯示屏由發(fā)光二極管顯示點的行列矩陣構(gòu)成，每行上的顯示點狀態(tài)由行單片機(jī)控制，而各行單片機(jī)則由管理機(jī)進(jìn)行管理，管理機(jī)與上位機(jī)相連接，接受上位機(jī)的指令，這樣構(gòu)成了上位機(jī)控制管理機(jī)、管理機(jī)又控制行單片機(jī)、行單片機(jī)控制顯示點的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是設(shè)計地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的控制方法，上位機(jī)自動分析、解析客戶欲顯示的信息，把信息分解成行狀態(tài)和點狀態(tài)，經(jīng)上位機(jī)通信口將這些狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到管理機(jī)，管理機(jī)將行狀態(tài)和點狀態(tài)傳送到每一行的行單片機(jī)中，行單片機(jī)控制各顯示點內(nèi)發(fā)光二極管的亮或滅狀態(tài)，從而即時顯示動態(tài)圖形。
本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)包括發(fā)光二極管行列矩陣和控制該矩陣的單片機(jī)、計算機(jī)，系統(tǒng)的上位機(jī)、管理機(jī)、行單片機(jī)、顯示點逐級連接，控制管理發(fā)光二極管行列矩陣按客戶指令進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)的上位機(jī)為安裝有相應(yīng)的應(yīng)用軟件的微機(jī)，與一臺或多臺管理機(jī)連接。上位機(jī)接收管理人員輸入的顯示圖形的圖形文件或文字文件后，把文件解析為行狀態(tài)和點狀態(tài)數(shù)據(jù)，并把行、點狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到管理機(jī)。管理機(jī)為至少有兩個通信口的單片機(jī)，管理機(jī)的一個通信口與上位機(jī)連接接收上位機(jī)數(shù)據(jù)，另一通信口經(jīng)一總線與16～256個行單片機(jī)串接，向各行單片機(jī)發(fā)送該行狀態(tài)數(shù)據(jù)。各行單片機(jī)為8位單片機(jī)，包括行地址編碼器和相應(yīng)軟件，行地址編碼器中有一個唯一的行地址碼，有多達(dá)256個點地址碼，行單片機(jī)與管理機(jī)串行連接通信，行單片機(jī)和直流電源經(jīng)兩根電源線和一根通信線和32～256個顯示點并聯(lián)，行單片機(jī)與顯示點為串行通信。每個顯示點有一個或多個可變?nèi)陌l(fā)光二極管或者一組或多組三色發(fā)光二極管和具有接收、驅(qū)動和地址解碼器功能的集成電路連接，集成電路的解碼器有四種狀態(tài)鎖存輸出，決定發(fā)光二級管的各色燈亮、滅狀態(tài)，各顯示點有一個本行內(nèi)唯一的點地址碼。每行具有32～256個顯示點的16～256行顯示點組成了發(fā)光二極管矩陣顯示屏。
上位機(jī)可經(jīng)有線或無線或網(wǎng)絡(luò)方式下接一個或多個管理機(jī)，也就是說一臺上位機(jī)可以管理多臺顯示屏，組成一個大規(guī)模的顯示系統(tǒng)。
當(dāng)矩陣的行數(shù)大于64時，為了加快整個屏幕的顯示速度，可增加一上級管理機(jī)，上級管理機(jī)上接上位機(jī)，下與2～64臺管理機(jī)連接，上級管理機(jī)接收上位機(jī)指令，再分解為行狀態(tài)指令發(fā)送到各管理機(jī)上，每臺管理機(jī)與不多于64個行單片機(jī)連接，將其接收的指令發(fā)送到與其連接的多個行單片機(jī)上。
本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟上位機(jī)接收管理人員編輯的文字文件，如TXT格式文件，或圖形文件，如BMP、JPG格式文件，并將其轉(zhuǎn)換為點陣圖形文件，設(shè)置圖形動畫形式、時間、方向等參數(shù)再分解為每一行每個顯示點的顏色亮滅、重復(fù)次數(shù)、時間等狀態(tài)信息，傳送到管理機(jī)；管理機(jī)接收上位機(jī)傳來的各行、各顯示點狀態(tài)信息并存儲，將其分解為各行的狀態(tài)指令向各行單片機(jī)傳送；因管理機(jī)和行單片機(jī)為串行通信方式，因此各行的數(shù)據(jù)是順序發(fā)送的，發(fā)送完畢后管理機(jī)再給各行單片機(jī)一個顯示指令；各行單片機(jī)判斷得到與本行地址碼相同的指令則接收并保存，將各顯示點狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幀數(shù)據(jù)包，當(dāng)接收到管理機(jī)的顯示指令時，各行單片機(jī)同時向本行的各顯示點發(fā)送各點狀態(tài)指令數(shù)據(jù)包；指令以串行數(shù)據(jù)發(fā)出，一個數(shù)據(jù)包包括一連串的幀數(shù)據(jù)頭、地址碼、狀態(tài)和結(jié)束碼；各顯示點的集成電路判斷到屬于本點地址碼的狀態(tài)指令即接收保存，指令經(jīng)集成電路的解碼器轉(zhuǎn)換為控制本顯示點各個可變色發(fā)光二極管或各色組發(fā)光二極管的指令，集成電路驅(qū)動顯示點的各發(fā)光二極管按指令狀態(tài)亮或滅并保持，直到接收到新的指令。
本發(fā)明的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的優(yōu)點為1、可構(gòu)成多達(dá)256×256個發(fā)光二極管的大型發(fā)光矩陣，其連線簡單，各行發(fā)光二極管只有兩條電源線和一條通信線，無需列控制線，因此本系統(tǒng)的大型發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)成本低，以32行、256列、單個顯示點面積10cm×10cm的顯示系統(tǒng)為例，其顯示屏總面積達(dá)八十平方米以上，造價僅數(shù)萬元，與現(xiàn)有的動輒上百萬、甚至數(shù)百萬元的大型顯示屏相比有顯著優(yōu)勢；2、因本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)連線簡單、靈活、安裝方便，每一個顯示點可以按照不同的布局接入，如一行256個點可以布局成16×16的點陣顯示塊，故安裝維修均很方便；3、顯示點發(fā)光亮度高，每個顯示點可包括1～8個可變色發(fā)光二極管或1～8組三色發(fā)光二極管，即一個顯示點可有多達(dá)24個發(fā)光二極管；4、上位機(jī)可與多個管理機(jī)及顯示屏用無線或網(wǎng)絡(luò)連接，集中管理，形成發(fā)光二極管顯示屏群系，擴(kuò)大規(guī)模宣傳效果。
本發(fā)明的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)控制方法的優(yōu)點為1、采用類似于點陣打印機(jī)的原理，顯示屏每行的每個顯示點有一個地址碼，各點執(zhí)行符合地址碼的指令，管理機(jī)統(tǒng)一指揮行單片機(jī)，行單片機(jī)指揮顯示點，一級一級傳送上位機(jī)的程序指令，完成顯示點的狀態(tài)變換；2、顯示點的集成電路接收一組信號時間約為3毫秒，本控制方法完成一行256個顯示點顯示僅需要0.8秒，基本滿足人的視覺要求；3、上位機(jī)統(tǒng)一處理圖形、文字文件，便于即時發(fā)送文字、靜態(tài)圖形信息，而且管理機(jī)和行單片機(jī)都無需建立自己的顯示字庫和圖形庫，簡化了整個系統(tǒng)的軟件、硬件結(jié)構(gòu)。


圖1為本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)實施例某個行單片機(jī)、電源與該行的多個顯示點的連接示意圖；圖3為本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)實施例某個顯示點的電路示意圖；圖4為本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)實施例某個顯示點的多組三色燈排列示意圖；圖5為本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)控制方法實施例流程示意圖。
具體實施方式

本發(fā)明的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)實施例如圖1所示，包括發(fā)光二極管矩陣和控制矩陣的單片機(jī)、計算機(jī)，系統(tǒng)由上位機(jī)、管理機(jī)、行單片機(jī)、點單片機(jī)、顯示點逐級控制連接，管理控制發(fā)光二極管行列矩陣顯示屏。
本例系統(tǒng)的上位機(jī)經(jīng)有線或無線或網(wǎng)絡(luò)方式下接二個管理機(jī)；上位機(jī)為一般商用微機(jī)，有有線、和/或無線、和/或網(wǎng)絡(luò)通信接口，配裝有應(yīng)用軟件。
本系統(tǒng)的管理機(jī)為至少有兩個通信口的單片機(jī)，與上位機(jī)經(jīng)有線或無線或網(wǎng)絡(luò)方式相連接，并經(jīng)一通信總線與各行單片機(jī)連接，管理機(jī)內(nèi)存儲各行單片機(jī)地址碼，以及應(yīng)用軟件。本例的系統(tǒng)有32個行單片機(jī)與管理機(jī)連接，行單片機(jī)為8位單片機(jī)，包括行地址編碼器和應(yīng)用軟件，其行地址編碼器內(nèi)存儲該行可多達(dá)256個的各點地址碼與本行唯一的行地址碼。行單片機(jī)的串行通信口與本行單片機(jī)管理的各顯示點經(jīng)通信線并聯(lián)，行單片機(jī)根據(jù)本行的地址碼接收管理機(jī)發(fā)送的本行的各顯示點狀態(tài)指令，并負(fù)責(zé)向本行各顯示點發(fā)送亮或滅的狀態(tài)指令。本例中行單片機(jī)采用功能強(qiáng)的嵌入式單片機(jī)，以便于更新應(yīng)用軟件、系統(tǒng)控制軟件。
本系統(tǒng)的一行內(nèi)有256個顯示點，如圖2所示，各顯示點由2根電源線與電源并聯(lián)，一根通信線串接各顯示點與行單片機(jī)。也可用此兩根電源線作為通信線而省掉通信線，但需要改變顯示點的接收電路。
對于少于64行的小型單個顯示屏，與上位機(jī)連接的管理機(jī)兼為行單片機(jī)，省掉行單片機(jī)，管理機(jī)經(jīng)電源線和通信線直接和32～256個顯示點并聯(lián)。
顯示點的電路連接如圖3所示，有三色發(fā)光二極管和具有接收、驅(qū)動和地址解碼器功能的集成電路連接。各顯示點在行中各有一個唯一的點地址碼，顯示點判斷到行單片機(jī)發(fā)送的與本點的地址碼相同的狀態(tài)指令則接受執(zhí)行。如圖4所示，本例中每個顯示點包括8組三色發(fā)光二極管，顯示點中紅、綠、藍(lán)3個發(fā)光二極管縱向排列為一組，多組橫向連排，相鄰組的發(fā)光二極管顏色交錯，如第一組由上至下為紅綠藍(lán)，第二組即為綠藍(lán)紅，第三組為藍(lán)紅綠，第四組再為紅綠藍(lán)……。同一顯示點的各相鄰的發(fā)光二極管顏色不同。顯示點的地址解碼器將指令解碼得到本點發(fā)光二級管紅色亮、綠色亮、藍(lán)色亮和全滅四種狀態(tài)，驅(qū)動電路使各色組的發(fā)光二極管亮或滅并保持，直到接收到新的指令。
顯示點內(nèi)也可采用一個或多個可變?nèi)陌l(fā)光二極管，在集成電路的驅(qū)動下為發(fā)紅光、或綠光、或藍(lán)光或熄滅四種狀態(tài)。
本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的控制方法的實施例流程如圖4所示，包括如下步驟上位機(jī)接收人工編輯的文字或圖形文件并將其轉(zhuǎn)換為點陣圖形文件，再分解為各行顯示點狀態(tài)信息，傳送到管理機(jī)；管理機(jī)依次接收上位機(jī)傳來的各行顯示點狀態(tài)信息，將其分解為各行的狀態(tài)指令，逐行向各行單片機(jī)分發(fā)傳送狀態(tài)指令數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后管理機(jī)再給各行單片機(jī)一個顯示指令；各行單片機(jī)判斷到與本行地址碼相同的指令則接收保存，并向本行的各點地址編碼器發(fā)送各點狀態(tài)指令；指令以串行數(shù)據(jù)發(fā)出，一個數(shù)據(jù)包包括一連串的幀數(shù)據(jù)頭、地址碼、狀態(tài)和結(jié)束碼；各顯示點判斷屬于本點地址碼的狀態(tài)指令接收并保存，指令經(jīng)解碼器轉(zhuǎn)換為控制本點各發(fā)光二極管驅(qū)動指令，本顯示點的各色組發(fā)光二極管按指令狀態(tài)亮或滅并保持，即顯示屏按用戶指令顯示一圖形或文字，直到接收到新的指令。
權(quán)利要求
1一種地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，包括發(fā)光二極管行列矩陣和控制該矩陣的單片機(jī)、計算機(jī)，其特征在于系統(tǒng)包括上位機(jī)、管理機(jī)、行單片機(jī)、點單片機(jī)、顯示點，逐級連接，管理控制發(fā)光二極管行列矩陣顯示屏；本系統(tǒng)的上位機(jī)為安裝有相應(yīng)的應(yīng)用軟件微機(jī)，與一臺或多臺管理機(jī)連接；上位機(jī)接收管理人員輸入的顯示圖形的圖形文件或文字文件后把文件解析為行狀態(tài)和點狀態(tài)數(shù)據(jù)，并把行點狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到各管理機(jī)；管理機(jī)為至少有兩個通信口的單片機(jī)，管理機(jī)的一個通信口與上位機(jī)連接接收上位機(jī)數(shù)據(jù)，另一通信口經(jīng)一總線與16～256個行單片機(jī)串接；管理機(jī)向各行單片機(jī)發(fā)送該行狀態(tài)數(shù)據(jù)；各行單片機(jī)為8位單片機(jī)，包括行地址編碼器和相應(yīng)軟件，行地址編碼器中有一個唯一的行地址碼，有多達(dá)256個點地址碼，行單片機(jī)與管理機(jī)串行連接通信，行單片機(jī)和直流電源經(jīng)兩根電源線和一根通信線和32～256個顯示點并聯(lián)；每個顯示點有一個或多個可變?nèi)陌l(fā)光二極管或者一組或多組三色發(fā)光二極管和具有接收、驅(qū)動和地址解碼器功能的集成電路連接，集成電路的解碼器有四種狀態(tài)鎖存輸出，決定發(fā)光二級管的各色燈亮、滅狀態(tài)，各顯示點各有一個本行內(nèi)唯一的點地址碼。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)矩陣的行數(shù)大于64時，增加一上級管理機(jī)，上級管理機(jī)與2～64臺管理機(jī)連接，上級管理機(jī)與上位機(jī)連接、接收上位機(jī)指令，再分解為行狀態(tài)指令發(fā)送到各管理機(jī)上，每臺管理機(jī)與不多于64個行單片機(jī)連接，將其接收的發(fā)送到與其連接的多個行單片機(jī)上。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，其特征在于對于少于64行的小型單個顯示屏，與上位機(jī)連接的管理機(jī)兼為行單片機(jī)，直接經(jīng)電源線和通信線和32～256個顯示點并聯(lián)。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，其特征在于行單片機(jī)和直流電源經(jīng)兩根電源線和32～256個顯示點并聯(lián)，此兩根電源線也用作為通信線。
5根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，其特征在于同一顯示點有1～8組紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光二極管，相鄰的發(fā)光二極管顏色不同。
6根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)，其特征在于同一顯示點有1～8個可發(fā)紅、綠、藍(lán)三色光的變色發(fā)光二極管。
7如權(quán)利要求1至6中任一項所述的地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟上位機(jī)接收管理人員編輯的文字文件或圖形文件，并將其轉(zhuǎn)換為點陣圖形文件，設(shè)置圖形動畫形式、時間、方向等參數(shù)，再分解為每一行每個顯示點的顏色亮滅、重復(fù)次數(shù)、時間等狀態(tài)信息，傳送到管理機(jī)；管理機(jī)依次接收上位機(jī)傳來的各行、各顯示點狀態(tài)信息并存儲，將其分解為各行的狀態(tài)指令向各行單片機(jī)傳送；發(fā)送完畢后管理機(jī)再給各行單片機(jī)一個顯示指令；各行單片機(jī)判斷得到與本行地址碼相同的指令則接收并保存，將各顯示點狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幀數(shù)據(jù)包，當(dāng)接收到管理機(jī)的顯示指令時，各行單片機(jī)同時向本行的各顯示點發(fā)送各點狀態(tài)指令數(shù)據(jù)包；各顯示點的集成電路判斷屬于本點地址碼的狀態(tài)指令接收保存，指令經(jīng)集成電路解碼器轉(zhuǎn)換為控制本顯示點各個可變色發(fā)光二極管或各色組發(fā)光二極管的指令，集成電路驅(qū)動顯示點的各發(fā)光二極管按指令狀態(tài)亮或滅并保持，直到接收到新的指令。
全文摘要
本地址碼控制的發(fā)光二極管顯示系統(tǒng)的上位機(jī)、管理機(jī)、行單片機(jī)、顯示點逐級連接，控制管理發(fā)光二極管行列矩陣按客戶指令進(jìn)行顯示。上位機(jī)與一或多臺管理機(jī)連接，管理機(jī)與16～256個有行地址碼的行單片機(jī)串接，各行單片機(jī)及電源與32～256個顯示點并聯(lián)。各顯示點有發(fā)光二極管和集成電路，有唯一的點地址碼。本系統(tǒng)的控制方法為上位機(jī)接收顯示圖形文件，轉(zhuǎn)換并解析為行點狀態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)送到管理機(jī)，管理機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)行點狀態(tài)數(shù)據(jù)到各行單片機(jī)，行單片機(jī)接收與本行地址碼相同的指令，當(dāng)?shù)玫焦芾頇C(jī)的顯示指令時，各行單片機(jī)同時向本行顯示點發(fā)送指令。各發(fā)光二極管則按不同顏色亮或滅并保持，顯示出所需圖案，至得到新的指令。本系統(tǒng)連線簡單，成本低。
文檔編號G09G3/14GK1804962SQ200610020190
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月18日
發(fā)明者韋韌絲, 莫維佳 申請人:韋韌絲, 莫維佳