[其他]LED电子显示屏的控制系统和组件结构

说明书

它属于电子技术领域。将主要用于商业广告、展台显示等的显示屏的图形、文字的动、静态的显示控制。

近年发展起来的电子计算机控制的LED显示屏，由于它的显示信息量大、画面变换快捷、省电、发光器件自身寿命很长等特点，受到各方面的重视。LED显示屏主要用于军事指挥、交通管理、机场、车站、港口的航班、车次显示及证券交易、贸易等方面。由于显示屏使用计算机控制，其工作能保证实时控制，这在以上的工作领域中极为必要。作为商业广告、展台显示使用LED显示屏也成为趋势。但是，它无实时控制的必要。另外，就从其信息容量等的必要性及计算机价格在总造价中比例、专人管理、维护等的经济性上看，LED显示屏不适宜使用计算机控制。

本实用新型的目的在于提供LED显示屏控制系统的新设计方案，使其造价下降、功能增强、便于安装维修、甚至实现无人管理状态下的自动运行。

该实用新型的LED的控制系统是由LED矩阵、寄存器兼LED驱动器、串／并变换电路、已存入图像的显示屏控制器、亮度自动适应装置和故障自动检测装置组成。如图1所示。图2（A）是LED构成的显示矩阵的一部分。矩阵中的每一个像素可以是一只或多只LED组成的。以E行为例，如图2（B）所示：来自显示屏控制器的控制E行LED的脉冲串进入E行移位寄存器，在一定频率的时钟脉冲控制下，移位寄存器并行输出端连接着的LED则相应地有亮有灭，並在视觉中呈现移动感。与E行相同的各行LED分别在自己的寄存器控制下发光时，就能显示出移动的图像来。画面移动速度取决于时钟脉冲频率。频率高时，画面则如同飞进屏面或飞出屏面；频率适中时，则画面呈现缓慢移动（流动）；频率为“零”时，画面则停住不动。即是说，能很方便地使画面运动、停顿。除以上基本功能外，各行的时钟频率，可以设计的不同，其间的差异如果设置得当，则可呈现出特别的效果。例如：呈现各种动与静相结合的画面，“天旋”或“地转”画面。如图3所示。

本LED显示屏控制系统，能实现显示屏的闭环循环显示，即：通过①各显示行并行直接循环；或②各显示行首尾之间介入串入串出移位寄存器，使循环画面之间有一适度的间隔；或③各显示行末端移出的信号，经并／串变换全部成为串行信号后，返送到显示屏的串行输入端。以上三种设计中的任一种选择即可实现：只要时钟脉冲不停顿，送入的画面就可不停地在流动中重复出现。这种显示方式，在很多场合非常适用。

本实用新型的控制系统的一个主要部分是串行输入并行输出的移位寄存器。移位寄存器使用了CMOS集成电路，由于CMOS的特点，移位寄存器可以直接连接、驱动LED来实现信息的显示，而不要限流电阻，使驱动电路简化到最简程度。

本实用新型的控制系统为显示屏面的扩展提供了可能，並且由于显示屏屏面的扩展与显示屏控制器无关，这就使显示屏控制器能够实现系列化、标准化。显示屏扩展的方式有四种，如图4所示，即：a、横向直线扩展；b、纵向直线扩展；c、之字形扩展；d、接力扩展。这种显示屏控制器能自动控制显示屏工作，又能与显示屏以最简单的方式联接或脱离，成为一个便于携带的、相对独立的电子装置。全固体的显示屏控制器，如图5所示，即由：存储器、运算处理器（CPU）、多路行时钟发生器、行时钟驱动电路组成。

本实用新型的控制系统中的显示部件是积木式结构。这种积木式结构便于生产，便于更换、检修，便于质量控制，从而能降低造价。显示部件的积木式结构如图6所示，主要包括：1、LED板；2、LED驱动电路板；3、绝缘材料或金属材料制作的支架；4、串行信号插接件。积木式LED显示部件的支撑体是平行布置的矩形断面的铝合金型材框架。积木式结构的显示部件可以在铝合金框架的空档中横向移动或固定，调整位置极方便。这种LED的积木式结构可以从正面卸掉任何一块部件。而且，只要部件的总厚度小于合金框架的空档（即间隔）还可以做到从显示屏背后卸掉。这在很多情况下是很方便的。

本实用新型的控制系统为故障检测提供了适合LED控制方式的故障自动检测方法。其原理是：在显示屏处于暗场时，从每一显示行的起始端送入相当于一个或两个像素的信号，在特定的时钟频率控制下，使之移向每一行的末端，在每一行末端自动检测是否有信号丢失，没有信号丢失现象则属正常工作，否则表明寄存器故障或串行线路中的故障（如焊点或插接不良）或其他原因引起的电路断线。故障自动检测部分还包括故障提示，即：指示灯或蜂呜器。