LED显示屏驱动芯片的各类及应用Word格式.docx
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●最大输出电流
目前主流恒流源芯片的最大输出电流多定义为单路最大输出电流,一般在90mA左右。
恒流是专用芯片的最根本特性,也是得到高画质的基础。
而每个通道同时输出恒定电流的最大值(即最大恒定输出电流)对显示屏更有意义,因为在白平衡状态下,要求每一路都同时输出恒流电流。
一般最大恒流输出电流小于允许最大输出电流。
●恒流源输出路数
恒流源输出路数主要有8(8位源)和16(16位源)两种规格,现在16位源基本上占主流:
如TLC5921,TB62706/TB62726,MBl5026/MBl5016等。
16位源芯片主要优势在于减少了芯片尺寸,便于LED驱动板(PCB)布线,特别是对于点间距较小的PCB更是有利。
●电流输出误差
电流输出误差分为两种,一种是位间电流误差,即同一个芯片每路输出之间的误差;
另一种是片间电流误差,即不同芯片之间输出电流的误差。
电流输出误差是个很关键的参数,对显示屏的均匀性影响很大。
误差越大,显示屏的均匀性越差,很难使屏体达到白平衡。
目前主流恒流源芯片的位间电流误差一般小于土6%,片间电流误差小于-+15%o
●数据移位时钟
LED专用驱动芯片的基本功能中都包含串行移位寄存器的功能,以便于实现显示数据的级联与传输,构建大尺寸多显示点的LED显示屏。
数据移位时钟决定了显示数据的传输速度,对显示屏显示数据的更新速率起到至关重要的作用。
作为大尺寸显示器件,显示刷新率应该在85Hz以上,才能保证稳定的画面(无扫描闪烁感)。
较高的数据移位时钟是显示屏获取高刷新率画面的基础。
目前主流恒流源芯片移位时钟频率一般都在15MHz以上。
2.3目前主流LED专用芯片的性能比较
目前,LED显示屏专用驱动芯片生产厂家主要有TOSHIBA(东芝)、TI(德州仪器)、SONY(索尼)、MBI{聚积科技}、SITI(点晶科技)等。
在国内LED显示屏行业,这几家的芯片都有应用。
TOSHIBA产品的性价比较高,在国内市场上占有率也最高。
主要产品有TB62705、TB62706、TB62725、TB62726、TB62718、TB62719、TB62727等。
其中TB62705、TB62725是8位源芯片,TB62706、TB62726是16位源芯片。
TB62725、TB62726分别是TB62705、TB62706的升级芯片。
这些产品在电流输出误差(包括位间和片间误差)、数据移位时钟、供电电压以及芯片功耗上均有改善。
作为中档芯片,目前”TB62725、TB62726已经逐渐替代了TB62705和TB62706。
另外,TB62726还有一种窄体封装的TB62726AFNA芯片,其宽度只有6.3mm(TB62706的贴片封装芯片宽度为8.2mm),这种窄体封装比较适合在点间距较小的显示屏上使用。
需要注意的是,AFNA封装与普通封装的引脚定义不一样(逆时针旋转了90度)。
TB62718、TB62719是TOSHIBA针对高端市场推出的驱动芯片,除具有普通恒流源芯片的功能外,还增加了256级灰度产生机制(8位PWM)、内部电流调节、温度过热保护(TSD)及输出开路检测(LOD)等功能。
此类芯片适用于高端的LED全彩显示屏,当然其价格也不菲。
TB62727为TOSHIBA的新产品,主要是在TB62726基础上增加了电流调节、温度报警及输出开路检测等功能,其市场定位介于TB62719(718)与TB62726之间,计划于2003年10月量产。
TI作为世界级的IC厂商,其产品性能自然勿用置疑。
但由于先期对中国LED市场的开发不力,市场占有率并不高。
主要产品有TLC5921、TLC5930和TLC5911等。
TLC5921是具有TSD、LOD功能的高精度16位源驱动芯片,其位间电流误差只有±
4%,但其价格一直较高,直到最近才降到与TB72726相当的水平。
TLC5930为具有1024级灰度(10位PWM)的12位源芯片,具有64级亮度可调功能。
TLC5911是定位于高端市场的驱动芯片,具有1024级灰度、64级亮度可调、TSD、LOD等功能的16位源芯片。
在TLC5921和TLC5930芯片下方有金属散热片,实际应用时要注意避开LED灯脚,否则会因漏电造成LED灯变暗。
SONY产品一向定位于高端市场,LED驱动芯片也不例外,主要产品有CXA3281N和CXR3596R。
CXA3281N是8位源芯片,具有4096级灰度机制(12位PWM)、256级亮度调节、1024级输出电流调节、TSD、LOD和LSD(输出短路检测)等功能。
CXA3281N主要是针对静态驱动方式设计的,其最大输出电流只有40mA。
CXA3596R是16位源芯片,功能上继承了CXA3281N的所有特点,主要是提高了输出电流(由40mA增加到80mA)及恒流源输出路数(由8路增加到16路)。
目前CXA3281N的单片价格为1美元以上,CXA3596R价格在2美元以上。
MBI(聚积科技)的产品基本上与TOSHIBA的中档产品相对应,引脚及功能也完全兼容,除了恒流源外部设定电阻阻值稍有不同外,基本上都可直接代换使用。
该产品的价格比TOSHIBA的要低10~20%,是中档显示屏不错的选择。
MBI的MBl5001和MBl5016分别与TB62705和TB62706对应,MBl5168千口MBl5026分另(j与TB62725禾口TB62726对应。
另外,还有具有LOD功能的其新产品MBl5169(8位源)、MBl5027(16位源)、64级亮度调节功能的MBl5170(8位源)和MBl5028(16位源)。
带有LOD及亮度调节功能的芯片采用MBI公司的Share-I-OTM技术,其芯片引脚完全与不带有这些功能的芯片,如MBl5168和MBl5026兼容。
这样,可以在不变更驱动板设计的情况下就可升级到新的功能。
SITI(点晶科技)是台湾一家专业研发生产LED驱动芯片的公司,其产品性能稳定。
点晶科技的定位与TOSHIBA差不多,其产品的性能与价格也相当。
但引脚并不兼容。
点晶的产品主要有ST2221A、ST2221C、DMl34、DMl35、DMl36,DMl33和ST2226A等。
除了ST2221A为8位源外,其余都是16位源芯片。
DMl34、DMl35禾口DMl36是ST2221C的升级产品。
这三款芯片之间的区别只是输出电流不同,DMl34的输出电流为40-90mA,DMl35的输出电流为10-50mA,DMl36的输出电流为3-15mA。
DMl33具有64级亮度可调、LOD及TSD功能。
ST2226A具有1024级灰度机制(10位PWM),属于高端芯片。
从这几家LED驱动芯片主要制造商的产品结构来看,目前LED恒流芯片主要分为三个档次。
第一档次是具有灰度机制的芯片,这类芯片内部具有PWM机构,可以根据输入的数据产生灰度,更易形成深层次灰度,达到高品质画面。
第二档次是具有LOD、TSD、亮度调节功能的芯片,这些芯片由于有了附加功能而更适用于特定场合,如用于可变情报板,具有侦测LED错误功能。
第三档为不带任何附加功能的恒流源芯片,此类芯片只为LED提供高精度的恒流源,保证屏体显示画面的质量良好
一种实用的LED大屏幕显示电路的设计
摘 要:
介绍了一种实用、高效的LED大屏幕显示控制电路,该电路具有刷新速度快、亮度高、功耗低等特点。
关键词:
LED 大屏幕 扫描
概 述
LED大屏幕显示系统具有画面直观、内容灵活多变、造价便宜等特点,因此被广泛应用于公共场合的文字及简单图像信息的显示。
由于LED大屏幕的像素多,为节省硬件常采用动态扫描方式。
以逐行扫描为例,显示过程一般为:
(1)把显示缓存中的一行内容送入显示器锁存;
(2)点亮该行并延时;
(3)行消隐,然后指针下移一行并重复上述过程。
对于小型的LED显示系统来说,这种方法是可行的,但对大屏幕来说随着像素的增加,数据传输将占用大量的时间,屏幕的显示亮度会明显下降,特别是对于户外的大屏幕显示系统,再采用这种方法设计将更是无法达到实用的效果。
本文介绍一种新颖的显示控制电路可以有效地解决这一难题。
1、控制电路的组成及工作原理
LED大屏幕显示电路如图1所示。
整个电路由主控电路和显示电路两部分组成。
主控部分由DS80C320MPU、27C040EPROM、AT29C040、FLASHMEMORY、62256SRAM及周边电路组成。
其中DS80C320是美国DALLAS公司生产的高速微处理器,它与8051指令兼容,但速度快6倍以上,内含电源监控电路、看门狗等。
其特有的双数据指针用来将LED点阵数据快速存入显示缓存器中,实现如下:
EQUDSP,#86H ;
指针选择位
MOVR5,#0FFH ;
传输字节数
MOVDPTR,#DHDL ;
装入目的地址
INCDSP ;
改变指针
MOVDPTR,#SHSL ;
装入源地址
MOVE:
;
循环
若选25MHz的晶振,执行上面的这段程序需要702μs,与8051相比可节省一半的时间。
系统启动后,DS80C320将有关的控制字写入MC6845并将LED大屏幕显示的画面信息存入显示缓存区,MC6845与AT89C2051控制画面的显示,同时DS80C320通过485通讯口接收显示信息,并将其转换成LED显示的点阵数据存入FLASHMEMORY中以备LED大屏幕的画面更新。
显示部分由显示缓存62256、CRT控制器MC6845、微处理器AT89C2051、多路地址转换器74HC157、行列锁存器CD4094及其它部分电路组成。
其中AT89C2051是Atmel公司生产的20脚高性能CMOS8位微处理器,它与MCS-51指令兼容。
MC6845主要起显示地址的扫描作用,它内部的字符高度寄存器R9的值取2,即3条字符扫描线,其它控制字按LED大屏幕的规格适当选取,AT89C2051产生的方波作为MC6845的CLK信号,而MC6845的RA0值则作为DS80C320对显示存储器的允许信号,若LED大屏幕为256(行)×
1024(列),以行扫描为例,显示过程如下:
AT89C2051预先将10000…0(255个零)写入行锁存器,然后在内部定时器及计数器的控制下发出128个CLK信号,每个信号发出后,MC6845输出的显存地址加1,AT89C
2051从显存的数据口读入并行的8位数据,并将其转换成串行数据存入列锁存器CD4094中,这期间RA0一直为低电平,DS80C320不对显存操作。
发送128个CLK信号后,AT89
C2051立即清屏(P3.3=0),并通过P3.2脚发一个脉冲,使行指针下移,再由P3.7=1将所有的列锁存器中的数据打入输出端,并点亮该行(P3.3=1);
然后延时,AT89C2051再发128个CLK信号,这时RA0=1,DS80
C320此时可对显存操作,上述过程重复进行,就实现了LED大屏幕的动态显示。
DS80C210可与行指针同步地将一行内容称入显示缓存,从而保证了动画的高质量实现。
由于采用了MC6845,滚屏功能敢很容易实现。
八位移位输出芯片在LED大屏幕显示中的应用
摘要:
本文介绍了串行移位输入、八位并行带锁存输出芯片74HC595的基本功能,利用89C51单片机控制该芯片驱动八段码(LED)组成大屏幕显示屏,实现对纺织厂纺纱机的产量、车速、效率等参数的显示。
关键词:
单片机;
大屏幕显示;
脉冲
大屏幕显示以其显示清晰、更新方便等特点,在信息提示中广泛应用,如车站/机场、证券交易系统及生产车间的信息显示等。
大屏幕显示方式分两种:
点阵式和八段码方式,前者显示信息灵活,功能强大,但控制较为复杂,硬件成本较高;
后者则应用八段码方式显示一些数值信息,方便简单,价格低,在数字显示中被广泛应用。
目前,一般的数字式LED显示屏普遍采用单片机的串行口或其它I/O口通过诸如串行输入并行输出芯片74LS164驱动。
但是,这样有二点不足:
一是单片机的串行口被显示电路占用,便不能实现多机通讯,只能实现单屏的显示;
二是一般的串行输入并行输出芯片不带输出锁存功能,且移位脉冲频率低,输出驱动电流小,这使得显示屏有时会出现字符闪烁,显示不清,刷新速度较慢,所以有时需要另加大功率驱动电路。
本文通过89C51单片机I/O口控制74HC595(以下简称595)芯片直接驱动八段码,不占用其串行口,可以很方便地构成大屏幕显示电路,并在纺织厂的信息显示中得到了应用。
单片机控制595组成的LED显示屏
本文设计的数字式LED显示屏是用在对郑州国棉三厂纺纱车间的技术改造过程中,对该车间的240台纺纱机的产量、效率、车速等参数进行实时显示。
根据该车间的240台纺纱机的分布位置不同,我们设计了五块显示屏,每块显示屏由4行*12列,每个显示模块有5位LED数码管组成,可以分时显示48台纺纱机的产量、效率、车速等信息。
产量、效率、车速等参数由上位机进行检测后,经RS-485总线,将数据传送给下位机,下位机进行数据处理、变换后,把相应的参数显示出来。
对
每个显示模块中的数据输入及每位LED数码管的输出驱动,我们采用具有串行移位输入、8位并行带锁存输出的595芯片。
该芯片内部由数据移位触发器和三态输出锁存器组成,有16个引脚。
SI:
串行输入数据;
SCK:
移位时钟脉冲(输入);
RCK:
锁存时钟脉冲(输入);
SCLK:
复位清零信号(输入);
QA-QH:
数据输出;
QH*:
向下一片(位)的串行数据输出。
595输出电流大(35mA),可以直接驱动八段码。
其输出锁存功能,可以有效防止移位输出时LED八段码的闪烁,其移位及锁存信号频率高,最大值为55MHz。
这两个脉冲信号都采用上升沿触发。
每块显示屏由一片89C51下位机控制,其硬件电路如图1所示。
图中,每个显示模块由5个595分别驱动5位八段码,制成一块PCB电路板,通过程序控制可以分时显示48台纺纱机的产量、效率、车速等信息。
6264为接收参数及输出显示参数LED段码的缓冲区,3082为RS-485通讯接口芯片。
每块显示屏中,第一行显示模块中的第一个595的移位数据输入引脚SI分别由89C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3经244驱动后控制,其数据输出引脚QH*依次接至下一个595移位数据输入引脚SI,该显示模块中的第五个(最后一个)595的数据输出引脚QH*接至该列下一行显示模块的第一个595数据输入引脚SI。
以此类推,直至最后一行。
而所有595芯片的移位脉冲、锁存脉冲由P3.4、P3.5经244驱动后提供。
例如,显示产量时,把存储在外部RAM中的产量信息,分四组,对应于显示屏上的4列,在移位脉冲(P3.5)的作用下,依次经P1.0、P1.1、P1.2、P1.3并行输出,当所有的产量信息都移位输出后,再发出锁存脉冲P3.4。
这样在该显示屏相应位置(显示模块)便显示出48台纺纱机的产量值,效率、车速的显示方法相同。
显示屏的软件设计
每块显示屏的软件包含两部分:
通讯接收、数据处理及输出显示。
通讯接收
通讯部分用来接收数据,在通讯中断服务子程序中,首先接收上位机传过来的每块显示屏的屏号(地址),若地址与该屏设定的地址不一样,则退出中断;
若地址与该屏设定的地址相同,则接收上位机传过来的每台车的参数,同时进行校验,并存入外部数据缓冲区RAM中。
即每块显示屏的下位机通过RS-485接收上位机传来的数据。
共48台车*8字节,其中,8个字节包含每台车的车号(一个字节),产量、效率、车速(各二个字节)及累加校验和(一个字节)。
所有48台车的参数接收完毕后,设置一标志位(如某台车接收的数据有错误则生成另一标志位。
该台车的数据不作处理),退出中断,由主程序对接收到的数据进行变换处理。
数据处理及输出显示
数据处理及输出显示部分主要进行处理、变换,并使相应的参数在显示屏上相应的位置显示出来。
89C51根据设置的接收完毕标志位,对接收的参数经过数据处理、变换后,把待显示参数段码存储在6264中,该存储区分为三部分,每部分分别按车号顺序存储产量、效率、车速的参数段码。
需要输出显示某种参数时,在存储该参数段码区设置四个等长度的地址指针,分别从四个地址指针所指的存储单元中取数,经P1口(P1.0、P1.1、P1.2、P1.3)并行输出驱动595并修改地址指针直到输出48台车的该参数段码。
最后,向595发出输出锁存脉冲,48台车的该参数值便可以在显示屏相应位置上显示出来。
产量、效率、车速可以分时显示,各参数分时输出显示的时间长短由通讯接收数据的时间决定。
其程序流程图如图2所示。
结语
利用89C51控制595实现的显示屏,实用简单,运行可靠,价格低廉,显示清晰。
对于不同应用场合的显示,只要在软件/硬件上稍加改动,如增减显示的行/列数及每个显示模块驱动LED的位数,便可以使用,因此具有很大的实用性和推广价值。
在改用时,应注意以下几个问题:
(1)对显示屏行数的扩展,若超过15行,因信号线过长必须对控制信号及数据信号增加电流驱动,否则易造成信号干扰,使显示数据混乱。
(2)对显示屏行数的扩展,应增加相应I/O端口(数据输出)的数量。
(3)对于大电流的LED数码管,应在595的输出端增加驱动电路。
参考文献
1刘文洲,张立臣.利用8031单片机串行口实现多个LED显示的一种方法.国外电子元器件.2001,1
2刘养锐.LED显示技术在民用机场中的应用.现代电子技术,2001.9.
3张毅刚.8031单片机原理及应用.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,1994.45-60.
作者简介:
杨学昭,1992年哈尔滨理工大学(原哈尔滨电工学院)电机与控制专业硕士学位。
使用MAX6954驱动16段LED显示器的方案
核心器件:
MAX6954
MAX6954的一个常见应用是驱动多达8位的16段单色LED。
本篇应用笔记指导用户如何连接MAX6954与16段显示器,以及如何配置其内部寄存器控制显示内置字模中的104个字符。
MAX6954使用一种交替改变驱动器端口极性的复用技术来减少引脚数目。
这与驱动器阴极和阳极引脚单独使用的标准LED复用连接方式不同。
应用笔记"
Charlieplexing-ReducedPin-CountLEDDisplayMultiplexing"
对这一技术进行了讨论。
表1为MAX6954与16段显示器的连线表,此表兼容于MAX6954的复用配置及其104个字符的内置字模。
表1中的字母对应于图2中的段标识。
图1为MAX6954驱动八位16段显示器的电路示意图。
图1.MAX695416段显示应用电路
图2.16段显示器的段标识
表1.与八位16段显示器连线表
完成MAX6954与16段显示器连线后,可利用显示测试模式检查连线正确性。
显示测试模式不受控制和数据寄存器影响,点亮显示器所有的段,但不改变任何寄存器内容。
向寄存器0x07写入0x01启动显示测试模式。
测试模式下显示器如果有不亮的段则说明连线有误。
向寄存器0x07写入0x00退出显示测试模式。
完成连线检查后,需要按驱动16段显示器的要求设置MAX6954寄存器值。
表2包括MAX6954一些重要寄存器的上电初始值。
MAX6954初次上电时处于关断模式,各位显示消隐,选择16段字模并将扫描位数设为最大,即八位。
译码模式寄存器(0x01)和数字类型(0x0C)的默认值适用于16段显示器。
图3.16段显示字模
表2.MAX6954上电后寄存器初始状态
配置寄存器(0x04)用来设置进入和退出关断模式,控制闪烁功能,全局清除各位数据,以及选择对各位亮度进行全局还是单独控制。
配置寄存器包含7位(见表3)。
S位用来选择关断模式还是正常工作模式(读/写)。
B位用来选择闪烁速率(读/写)。
E位用来全局启动或禁止闪烁功能(读/写)。
T位用来复位闪烁时序(此数据不被存储—瞬态位)。
R位用来全局清除所有显示位对应的P0和P1两级寄存器(此数据不被存储—瞬态位)。
I位用来选择对各位亮度进行全局还是单独控制(读/写)。
P位用来返回当前闪烁时序相位(只读—向此位写入值将被忽略)。
表3.配置寄存器格式
通过向寄存器0x04写入0x01启动显示器驱动器,同时将工作方式设置为全局亮度控制、禁止闪烁。
内部振荡器在MAX6954退出关断模式时启动,振荡器输出引脚为OSC_OUT。
注意,数据控制寄存器0x60至0x67上电状态为0x20或没有段被点亮时,16段显示器保持显示消隐(见表2和图3)。
MAX6954内置了用于16段显示器的104个字符的ASCII字模图。
字符为标准ASCII字模加,,,°
?
±
,和这些常用符号。
用7位表示这104个字符,第8位用于选择是否点亮小数点(DP)(见表4)。
数据寄存器有两级,P0和P1。
每个显示位用存储器中的2字节表示,一个字节位于P0,另一个位于P1(见表7)。
数据寄存器为映射地址方式,所以每位数据可在P0(寄存器0x20至0