专利名称：Led灯光屏控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED显示技术领域，特别是涉及一种LED灯光屏控制器。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，家用小型LED灯光屏在人们的生活中开始流行。 这种家用小型LED灯光屏，尺寸一般在1平方米左右，可以悬挂在客厅或者门外，在LED灯 光屏控制器的控制下，可以显示各种文字、图案甚至动画，不仅可应用在私人住家中，在如 同酒吧、舞厅、学校等很多场所也都有很大的应用发展空间。从日前情况看，LED灯具的控制技术是提升LED灯光屏应用水平的关键所在，现有 LED灯具的控制方式主要有下面2种方法(1)独立控制法在每个LED灯具中使用一个低 价格单片机或者专用控制芯片。产生一系列颜色变换，如七彩、渐变等，有的控制芯片还带 有音频同步。使LED与附近的音乐同步闪烁，灯与灯之间没有控制线，靠上电、或AC过零点 同步控制。这种产品特点是比较简单，灯头、灯座与传统灯具兼容，能大批量生产和出日。但 是，其缺点是无法实现灯光的动画效果，更不能根据应用的需要设计出整体的灯光方案。因 此只能应用于简单的场合。(2)联线控制法LED灯具与控制器相连，控制器通过DMX512联 成网络，实现对LED灯具的控制。另一种联线控制法是每一个灯管中含有一个低价格单片 机，通过RS485连线控制，也有使用移位寄存器CSPI总线来传送LED控制信号的。以上两种 LED的控制方式各有优缺点，独立控制方式的优点是结构比较简单，缺点是如果用户想更改 设计花样，就必须依靠厂家。联线控制方式的优点是能够控制较大的系统，缺点是必须PC 机实时参与控制、在PC机上需设置很多的参数、操作较繁琐、不利于用户DIY。综上所述，控制器在设计上力求结构紧凑、功能强大、操作简单，特别适用于酒店、 婚礼、家庭娱乐装饰等主要对LED灯光进行实时控制和用户DIY (Do It Yourself)控制的 场合。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种LED灯光屏控制器，用户可以DIY(Do It Yourself)控制的场合，并且不受限于PC机实时参与控制也能够通过简单操作对LED灯 光屏的显示内容进行控制，实施同步、存储、回放三种控制方式。为了解决上述问题，本实用新型公开了一种LED灯光屏控制器，包括电源芯片、拨 码开关、USB接口、主控芯片、复杂可编程逻辑器件、存储器件和接口芯片。优选的，所述存储器件包括用于存储显示文件信息的数据存储器和用于保存用户 设置的参数信息的参数存储器。优选的，所述存储器件还包括备用数据存储器。优选的，所述电源芯片选用AMC2576-5和SPX1117M3-3. 3。优选的，所述主控芯片采用型号为LPC2184的芯片。优选的，所述复杂可编程逻辑器件采用型号为EPM3064A的芯片。[0012]优选的，所述数据存储器件为NAND FLASH。优选的，所述参数存储器芯片采用型号为CAT1025的芯片。优选的，所述备用数据存储器为安全数码卡。优选的，所述接口芯片选用光耦6N317。本实用新型提供的LED灯光屏控制器是一种基于USB的LED灯光屏控制器，对各 部件选用合适的芯片，不仅能够实现对LED灯光屏进行同步、存储、回放三种控制方式，并 且控制器的结构紧凑，成本低廉、操作简单。
图1是本实用新型LED灯光屏控制器的结构示意图；图2是本实用新型LED灯光屏控制器实施例的结构示意图；图3是本实用新型LED灯光屏控制器的主控程序流程图；图4是本实用新型LED显示控制系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。参照图1，示出了本实用新型LED灯光屏控制器的结构示意图，包括电源芯片11、 拨码开关 12、通用异步接 / 发送装置 13 (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter, UART)、USB 接口 14、主控芯片 15、复杂可编程逻辑器件 110 (Complex Programmable Logic Device, CPLD)、存储器件16、17，接口芯片111和用于协调管理整个控制器的功能、驱动所 述存储器件接口、与所述复杂可编程逻辑器件通信的微控制器19。其中，上述存储器件包括 用于存储LED灯光屏显示文件信息的数据存储器16和用于保存用户设置的参数信息的参 数存储器17。作为本实用新型的优选实施例，上述存储器件还可以包括备用数据存储器18，用 于作为数据存储器16备用的数据存储器。在图1所示的本实用新型LED灯光屏控制器实施例的结构示意图中，电源芯片11 用于为整个控制器提供能量来源。考虑到控制器对电源的精度要求较高和对电源等级的需 求，本实施例选用但不限于编号为AMC2576-5和SPX1117M3-3. 3的芯片作为控制器的电源 芯片，分别提供高精度的5V和3. 3V双电压。拨码开关12用于设置LED灯光屏控制的相关参数和选择工作方式，上述工作方式 包括回放方式、同步方式和存储方式。USB接口 14，主要用于LED灯光屏控制器和PC主机之间的数据传输，是LED灯光 屏控制器和PC主机之间数据交换的主要通道。在本实用新型的具体实施例中可以采用USB 2.0作为控制器的USB接口。主控芯片15在本实用新型实施例中可以但不限于选用编号为LPC2148的芯片，上 述LPC2148主控芯片是一款基于实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI-S CPU的微 控制器，并带有32KB SRAM和512KB嵌入的高速Flash存储器。其自带的128位宽度的存 储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。LPC2148还内置了标准的通信接 口，诸如 USB2. ODevice (全速)、多个 UART (UniversalAsynchronous Receiver/ Transmitter，通用异步接 / 发送装置)接口、SPI (SerialPeripheral Interface,串行 外围设备接口)、SSP总线接口 (Synchronous SerialPort，同步串行接口)、I2C总线 (Inter-Integrated Circuit)接口，还含有多个 32 位定时器、2 个 10 位 ADC(Analog to Digital Converter，模数转换器)、10 位 DAC (Digital to Analog Converter，数模变换 器)、PWM(Pulse WidthModulation，脉宽调制)通道、45 个高速 GPI0(General Purpose Input Output，通用输入/输出)口以及多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚，使它们 特别适用于小型应用，通信网关、协议转换器和工业控制等系统中。由于LPC2148具有较小 的封装和很低的功耗，并内置了标准的通信接口，其作为控制器的主要部件，有效保证控制 器的结构紧凑，功能强大并且降低了控制器的生产成本。UART 13和微控制器19包含于主控芯片15中，其中，微控制器19用于协调管理整 个控制器的功能、驱动所述存储器件接口以及与所述复杂可编程逻辑器件通信。CPLD 110用于把从主控芯片15接收的数据进行码流缓冲，进行FIF0(First Input First Output，先入先出队列)功能控制，产生曼彻斯特编码(Manchester CODE)并 发送至LED灯光屏。在本实用新型实施例中，CPLD110可以但不限于采用Altera公司MAX 3000A系列的EPM3064A。该芯片包括4个逻辑阵列块(LAB)，64个宏单元(Microcell)、扩展 乘积项(共享和并联)、可编程互联线和1/0控制块几个部分。此外有一个全局时钟输入、 一个输出使能输入、一个全局时钟和输出使能复用的输入、一个全局清零信号。EPM3064A 可用门数达1250，有66个用户1/0。MAX 3000A器件的内核电压为3. 3V，1/0电压可以为 5. 0V、3. 3V和2. 5V兼容，其1/0兼容PCI总线标准，可以支持可编程的翻转斜率和漏极开路 输出。数据存储器16用于存储用户的LED灯光屏显示文件信息。在本实用新型实施 例中可以但不限于选用NAND FLASH作为数据存储器。NAND FLASH能提供极高的单元密 度，可以进行高密度存储，并且写入和擦除的速度非常快。本实施例中可以选用三星公 司的K9F1G08U0B作为数据存储芯片，该芯片的供电电压为3. 3V，可以和上述LPC2148的 引脚直接连接，所有指令、地址和数据都通过8位数据线接口传输。每块的容量大小为 (128M+4M) X8bit。页面大小为(2K+64) X8bit。按页读写，按块(每块64页)擦除。每 块的容量大小为(128K+4K)，共有1024块。最小读操作时间为25ns/字节，写操作时间为 200 μ s/页，块擦除时间为1.5ms/块。块擦除次数超过10万次，数据保存时间10年。由上 述数据可知，选用NAND FLASH作为数据存储器可以保证控制器的性能稳定，并且运行速度 很快，提高了数据存储的效率。此外，在本实用新型的优选实施例中，还可以包括备用数据控制器18，用于作为备 用的数据存储器。本实施例可以选用SD卡(Secure Digital FlashCard，安全数码卡)作 为备用数据存储器。SD卡具有体积小、重量轻、拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移 动灵活性以及很好的安全性等优点，正好满足控制器设计要求。参数存储器17用于保存用户设置的参数。本实用新型实施例中选用具有 EEPROM(ElectricalIy Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存 储器)和复位功能的CAT1025JI-30作为参数存储器芯片。CAT1025是基于微控制器系统的 存储器和电源监控的完全解决方案。它利用低功耗CMOS技术将2K位的串行EEPROM和用于掉电保护的系统电源监控电路集成在一块芯片内。存储器采用400KHZ的I2C总线接口。 CAT1025片内2K位的串行EEPR0M构成16字节的页，足够用户参数设置使用。接口芯片111连结CPLD 110和LED灯光屏，用于将CPLD 110产生的曼彻斯特编 码数据发送到LED灯光屏。本实用新型实施例中可以选用光耦6N317作为接口芯片，可以 方便兼容以往的接口。本实用新型LED灯光屏控制器的优选实施例参见图2所示。本实用新型LED灯光屏控制器的主控系统程序主要分为初始化程序和主控程 序。初始化程序在系统上电或复位时开始执行，系统初始化完成以后便开始主控程序的执 行。主控程序就是系统三种工作方式的软件实现回放方式、存储方式及同步方式。LED屏 控制器的主程序流程参见图3，示出了本实用新型LED灯光屏控制器的主控程序流程图。主控程序开始后，首先要对LED屏控制器进行初始化设置。初始化包括各个模 式的堆栈、设置Remap、设置系统的各部分时钟、设置存储器加速模块和向量中断控制器 (VIC)。根据拨码开关的不同位置，设置不同的标志位，由CPU对标志位进行查询，从而确定 进入何种控制方式。在回放方式中，要对NAND FLASH上的FAT16文件系统进行初始化，然 后通过FAT16文件系统对NAND FLASH进行读取操作，传输完毕后发送返回参数，返回主程 序。在同步方式中，首先接收PC机发来的数据，判断是进行同步播放还是参数设置。如果 是参数设置，把相关数据参数存储到EEPR0M中，存储结束后返回主程序。如果是同步播放， CPU通过USB接口直接向LED屏控制器发送LED显示文件，发送结束后返回主程序。在存储 方式中，CPU接收PC机发送的数据，不作处理直接把数据存储到数据存储器(NAND FLASH) 中，存储结束后返回主程序。参见图4，实出了本实用新型LED灯光屏控制器用于LED显示控制系统的示意图。 如图所示，LED灯光屏控制系统包括上位机、LED灯光屏控制器和LED灯光显示屏。上述灯光控制系统的上位机装有Light Studio应用软件，可以为LED灯光景观设 计提供一套快捷的设计方法和工作平台。Light Studio建立在Windows平台上，可与流行 的软件AutoCAD、FLASH等协同工作，其中还嵌入了 FLASH动画和Media Plyer媒体播放软 件，用户可以自己设计图案变化的方案，在Light Studio中直接播放，并可以利用其自带的 转换工具，把播放的图案转换成相应RGB格式的LED灯光控制数据，传输给LED灯光屏控制
oLED灯光屏控制器为上述实用新型实施例公开的控制器，LED灯光屏控制器根据 上位机送来的LED灯光控制数据，可产生一路或多路同步LED灯光控制线，每一路同步控制 线能控制512个内嵌SDMX5124芯片的LED景观灯。通过拨码开关对同步、存储、回放三种 控制方式进行选择，选用EEPR0M作为参数存储器，保存用户设置的参数。选用NAND FLASH 作为数据存储器，存储用户的LED灯光显示文件，选用SD卡作为备用的数据存储器。CPU控 制CPLD将显示文件数据转换成曼彻斯特编码，并通过光耦接口将数据发送到LED屏上。LED灯光显示屏中的每个像素点都由一颗SDMX5124芯片来控制。SDMX5124是一 颗高集成度，低功耗的LED照明灯具控制芯片，它采用了独创的同步DMX512单线LED照明 控制机制，使组成LED灯光屏的LED灯的级联控制变得灵活和简单。SDMX5124内部由通信 控制模块和三路数字PWMLED调光控制两部分组成。SDMXS 124采用级联控制方式，一根控 制线上的SDMX5124的RGB三个PWM通道的色彩通过一个数据帧同时刷新。进而实现对显示文件的显示。总而言之，本实用新型提供的LED灯光屏控制器结构紧凑、功能强大、能够对LED 灯光屏进行同步、存储、回放三种控制方式，并且成本低廉、操作简单。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。 以上对本实用新型所提供的LED灯光屏控制器，进行了详细介绍，以上实施例的 说明只是用于帮助理解本实用新型的结构；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用 新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应 理解为对本实用新型的限制。
权利要求一种LED灯光屏控制器，其特征在于，包括电源芯片、拨码开关、USB接口、主控芯片、复杂可编程逻辑器件、存储器件和接口芯片。
2.根据权利要求1所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述存储器件包括用于存储 显示文件信息的数据存储器和用于保存用户设置的参数信息的参数存储器。
3.根据权利要求2所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述存储器件还包括备用数 据存储器。
4.根据权利要求1所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述电源芯片选用 AMC2576-5 和 SPX1117M3-3. 3。
5.根据权利要求1所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述主控芯片采用型号为 LPC2184的芯片。
6.根据权利要求1所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件采 用型号为EPM3064A的芯片。
7.根据权利要求2所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述数据存储器件为NAND FLASH。
8.根据权利要求2所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述参数存储器芯片采用型 号为CAT1025的芯片。
9.根据权利要求3所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述备用数据存储器为安全 数码卡。
10.根据权利要求1所述的LED灯光屏控制器，其特征在于，所述接口芯片选用光耦 6N317。
专利摘要本实用新型提供了一种LED灯光屏控制器，包括电源芯片、拨码开关、USB接口、主控芯片、复杂可编程逻辑器件、存储器件和接口芯片。本实用新型提供的LED灯光屏控制器是一种基于USB的LED灯光屏控制器，对各部件选用合适的芯片，不仅能够实现对LED灯光屏进行同步、存储、回放三种控制方式，并且控制器的结构紧凑，功能强大、成本低廉、操作简单。
文档编号G09G3/32GK201616253SQ200920246410
公开日2010年10月27日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者陆亮 申请人:陆亮