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LED軟屏高速控製原理

日期: 2020-5-14
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  圖1是高速控製方案LED軟屏電路原理。采用MCS51係列單片機對LED軟屏進行控製;隨機存儲器62512用作LED顯示屏的數據存儲器,存儲待顯示內容的字模數據;采用8行掃描方式,多片LED點陣片共用1組行驅動電路;每片LED點陣片都有一組列驅動電路,用74LS377作為列驅動的鎖存器,CPU通過並行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據;地址譯碼電路,用於產生LED點陣片行驅動電路和列驅動電路的片選地址。

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圖1  高速控製方案LED軟屏電原理

  本方案的特點有兩個: 第一,雖然CPU還是通過並行總線給列驅動電路的鎖存器寫字模數據,但是鎖存器的鎖存信號改用了CPU的控製信號RD,而不是常規用法的WR;第二,地址譯碼電路保證了LED點陣片列驅動電路的片選地址和數據存儲器的某一段的邏輯地址是重疊的,而不是常規用法,這兩組地址必須分開。

  由於上述電路的一些簡單更改,單片機對LED軟模組的顯示控製效率將發生明顯的變化。具體工作過程如下: 假定數據指針DPTR中已經裝入了數據存儲器的地址,執行指令“MOVXA,@DPTR”。這條指令的功能是CPU按DPTR的指向從外部數據存儲器中讀字模數據,讀到累加器A中;但是在本電路中,由於LED點陣片列驅動電路的片選地址和數據存儲器的某一段的邏輯地址是重疊的,也就是說,在執行指令“MOVXA,@DPTR”時,DPTR除了指向外部數據存儲器的某個地址外,還選中了某一個LED點陣片列驅動電路的鎖存器。如果此時被選中的這個鎖存器的鎖存引腳正好有打入脈衝來到,那麽鎖存器也就將從外部數據存儲器送出的字模數據鎖住了。這個打入脈衝用的就是RD。RD是CPU在執行指令“MOVXA,@DPTR”時向外部數據存儲器發出的讀控製信號。由於MCS51係列單片機的讀控製信號RD和寫控製信號WR的時序完全相同[2],RD代替WR實現鎖存功能,當然也就沒有什麽懸念了。這條指令在執行時,在完成對數據存儲器讀的同時,又完成了對LED點陣片的寫,因此加快了顯示控製的過程。

  前麵講過,並行總線時CPU完成1次向LED點陣片的列驅動電路的鎖存器寫字模數據的程序過程,大約需要十幾μs;而現在隻要4  μs,快多了,因為現在完成1次向LED點陣片的列驅動電路的鎖存器寫字模數據的程序過程隻要兩步,首先給數據指針DPTR賦有效地址,接著CPU按DPTR的指向從外部數據存儲器中讀字模數據,與此同時也將字模數據傳給了LED點陣片列驅動電路的鎖存器。2條指令,4個機器周期,4 μs。這裏要補充說明一點,在編製全部LED點陣片列驅動電路的鎖存器寫字模數據的程序時,不要用循環指令,因為那樣每次過程又得增加2 μs;要采用對LED點陣片逐片編程的方法,這樣編出來的程序雖然占空間,但節省了時間。用空間換時間的設計方法,有時也是設計人員值得嚐試的一種方法。

  本電路的行驅動鎖存器的鎖存控製,還是用CPU的寫控製信號WR,不作更改。行驅動鎖存器的片選信號也來自地址譯碼電路。為了避免數據存儲器和LED點陣片之間的相互幹擾,與這組地址對應的數據存儲器的這部分存儲空間就不用它了。

  地址譯碼電路的設計,應保證LED點陣片列驅動電路的片選地址和數據存儲器的某一段的邏輯地址是重疊的。具體設計舉例如下:

  假定某一塊LED顯示屏用了240片LED點陣片,可顯示16×16的漢字60個,用1片MCS51係列單片機進行高速控製。這240片LED點陣片列驅動電路的片選地址就應有240個,地址譯碼電路必須保證譯碼後的有效地址大於這個數量。圖1中的地址譯碼電路,輸入的地址信號是A0~A7和A11~A15,沒有接入A8、A9、A10。用74LS138譯碼器,三級譯碼後可得到256根有效地址線,第1根有效地址線對應外部數據存儲器的8個地址:0000H、0100H、0200H、0300H、0400H、0500H、0600H、0700H。第2根有效地址線對應外部數據存儲器的8個地址:0001H、0101H、0201H、0301H、0401H、0501H、0601H、0701H。……第256根有效地址線對應外部數據存儲器的8個地址:00FFH、01FFH、02FFH、03FFH、04FFH、05FFH、06FFH、07FFH。這256根有效地址線,240根給列驅動電路的片選地址,餘下的給行驅動電路的片選地址;如果不夠用,行驅動電路可考慮改為串行總線的方式進行控製。上述分析結果表明,1片LED點陣片的I/O接口地址和數據存儲器的8個字節的地址建立了重疊關係。這是因為每片LED點陣片都有8行,每行都對應1個字節的字模數據。

  上述分析結果還表明,全部LED點陣片的I/O接口地址和數據存儲器的0000H~07FFH地址段建立了映射關係。數據存儲器0000H~07FFH中存放的正好是一幀圖像的全部字模數據。
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