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LED显示屏的驱动及系统架构

时间:[2016-01-25]

  LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视,采用计算机控制,将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管,将许多发光二极管以点阵方式排列起来,构成LED阵列,进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式,可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣,对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。

  通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品,如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35mA的非恒流的电流。

  由于LED是电流特性器件,即在饱和导通的前提下,其亮度随着电流大小的变化而变化,不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出,保证LED的稳定驱动,消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点,适用于要求大电流、高画质的场合,如户外全彩屏、室内全彩屏等。

  LED显示屏用LED驱动芯片系列产品SMT5026.SMT5026内建CMOS移位寄存器与锁存功能,可以将串行的输入数据转换成并行输出数据格式。

  第二部分: LED显示屏的系统组成架构

  (1)显示单元

  这是LED显示屏幕的主体部分,由发光材料及驱动电路构成。室内屏幕就是各种规格的单元显示板,室外屏幕就是单元箱体。

  (2)主控制器

  作用是将输入的RGB数字视频信号缓冲,灰度变换,重新组织,并产生各种控制信号。

  (3)开关电源

  用途是将220V交流电变为各种直流电提供给各种电路。

  (4)传输电缆

  主控仪产生的显示资料及各种控制信号由双绞线电缆传输至屏幕本体。

  (5)扫描控制器

  该电路板的功能是资料缓冲,产生各种扫描信号以及占空比灰度控制信号。

  (6)专用显示卡及多媒体卡(视频卡)

  LED全彩屏专用显示卡除了具有电脑显示卡的基本功能外,还同时输出数字RGB信号及行、场、消隐等信号给主控仪。多媒体卡除了以上功能外还可将输入的模拟Video信号变为数字RGB信号(即视频采集)。

  (7)其他信号源及其外接装置

  包括电脑、电视机、蓝光、DVD、VCD、摄录像机等。


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    SiemensCP340模块与岛电SR93温控仪表之间的ASCII码通讯

      发布时间:2019-05-06 18:40

      智能控制仪表是工业控制中最常用的之一,其主要是针对某一特定的参数(如压力、温度、流量等),采用先进的控制算法(如PID、自适应PID、模糊逻辑等)来达到精确控制被控参数的目的,具有专业性强、智能化高、控制算法先进、使用方便等特点。

      智能控制仪表是工业控制中最常用的之一,其主要是针对某一特定的参数(如压力、温度、流量等),采用先进的控制算法(如PID、自适应PID、模糊逻辑等)来达到精确控制被控参数的目的,具有专业性强、智能化高、控制算法先进、使用方便等特点。但各个厂家的智能控制仪表存在着通讯协议不统一,通讯网络简单如仅提供RS485网络,RS232网络等缺点,因此要把智能控制仪表集成到工厂SCADA HMI(Supervisory Control And Data Acquisition Human Machine Interface)系统就比较难以实现。而可编程逻辑(简称PLC)以其运行可靠、集成度高、可扩展性强而在工业控制中得到广泛的应用,而且各个PLC生产厂家提供了多种通讯模块,如工业以太网Ethernet模块,Profibus DP现场总线模块,AS-I模块,点到点串行通讯模块等。因此可以利用PLC的通讯模块读取智能控制仪表中的数据,然后通过PLC中的工业以太网模块、现场总线模块连接到企业SCADA HMI系统中达到完美的结合。

      作者在设计某自动化生产线时,需要将日本岛电公司生产的SR93系列温控仪表的参数读取到Siemens公司的S7-300 PLC中,参与实际的连锁控制。SR93系列温控仪表提供RS485通讯接口,但SR93系列温控仪表的通讯协议为日本岛电公司自定义的ASCII码协议。为了能够将仪表的参数读入到Siemens PLC中,采用了Siemens 公司的点到点通讯模块CP340,通过集成在CP340通讯模块中ASCII码通讯协议通过RS485网络读取仪表中的数据。

      在本自动化生产线仪表的温度实际数值、设定数值等通过CP340通讯模块读取到PLC中,其网络的结构如下所示:

      SR93温控仪表与PLC之间构成的网络为RS485网络,双方以9600bps的通讯速率进行通讯,以下为CP340模块和SR93温控仪表及通讯协议的简单介绍。

      CP340通讯处理器是Siemens公司提供的点到点连接的串行通讯的低成本解决方案,它可以在Simatic S7-300和ET200M中使用,该通讯模块提供了三种不同形式的传输接口:

      该模块可以实现ASCII码,3964(R)和打印机驱动三种通讯协议,通过集成在STEP 7中的参数化工具可进行简单的参数化,其设置主要包括通讯方式(波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验)、接收帧结束方式、接口方式(485 Or 422)等,对于同Sr93温控仪表通讯,本设计中可以设置为:a、接收帧结束方式:接收到固定的36个字节的数据

      SR93系列温控仪表是日本岛电公司生产的高性能单回路调节器,0.3级控制精度,提供PID、自适应PID控制算法和RS485、RS232通讯接口,而且仪表为模块化设计,可以根据用户的选择安装相应的模块。为了能够与CP340模块通讯,需要设置仪表中的参数为:

      SR93系列温控仪表的通讯协议是日本岛电公司自定义的ASCII码通讯协议,其主要包括读数据命令、写数据命令、应答数据命令。

      b、 通讯仪表地址,占用两字节,由8位二进制转换而成,地址范围1-255,这8位二进制码被分成高4位和低4位,其中高4位被送入(2)中,低4位被送入(3),并转换成ASCII码,如仪表地址为10,则(2)中为30H,(3)中为41H;

      d、 通讯命令类型,占用一字节,“R”(52H)表明在上位机发送或仪表应答中的读命令,“W”(57H)表明在上位机发送或仪表应答中的写命令;

      e、 通讯命令读取数据的起始地址,占用四字节,由16位二进制代码转换而成,这16位被分成四组,并转换成相应的ASCII码,如读取的起始地址为0100,则(6)为30H,(7)为31H,(8)为30H,(9)为30H;

      f、 通讯中连续读取数据的数量,占用一字节,表明上位机要连续读取多少个参数,取值范围为“0”(30H)~“9”(39H),最多一次读取10个数据;

      g、 通讯数据,字节数量取决于写数据的数量,数据总以“,”(2CH),数据项与数据项之间不需要任何分隔符,数据的长度主要取决于第(10)的数值,每一个数据项由16为二进制代码组成(1个字),每4为被分成一个数据单元,同时每个数据单元又被转换成ASCII数据,当(5)为“R”读命令时,该项没有;

      i、 BCC块校验,占用两字节,这里采用Xor方式,BCC校验数据被分成高4位和低4位,并被转换成ASCII码,当校验码错误,仪表将没有响应,设有如下的发送数据,其BCC计算方式如下:

      从上面的通讯帧格式可以看出,与上位机发送帧基本一致,唯一的区别在e、应答代码,两字节,由8位二进制代码转换而来,这8位被分成高4位和低4位,并转换成相应的ASCII码,可以通过查询应答代码表来检查错误。

      要通过CP340通讯模块同SR93系列温控仪表之间的通讯,PLC程序的设计也是一个比较重要的环节,其主要包括CP340发送读取数据命令程序、CP340发送写数据命令程序、CP340接收仪表数据通讯程序以及对读取到的数据进行处理的程序。

      考虑到系统有13块仪表,采用轮询的方式访问每块仪表,而对于发送读取数据的DB块仅是仪表地址和BCC校验码不相同,因此,所有的仪表采用一个相同的DB块来执行,根据不同的仪表号修改相应的BCC校验码和仪表地址。发送数据的DB块结构如下:

      仪表地址的修改采用周期中断OB35来执行,每中断一次,仪表号加1,直到13为止,然后回到地址1重复执行。至于发送命令的设计则采用如下的程序来执行:

      由于系统对仪表进行写数据操作不是一个连续的过程,仅是在需要的时候才发送命令到仪表中,因此,发送写数据程序不能采用连续调用过程,而是采用一个脉冲调用,同时在发送写数据命令时,一定要屏蔽读数据命令的发送。由此,写数据PLC程序设计如下所示:

      对于写数据发送命令程序块,主要完成填写设置数据地址、BCC码计算、仪表地址的修改和设置数据的填写,最后调用发送FB3将数据发送到对应的仪表。

      而接收数据的DB块,只需要定义成BYTE类型的数组,并且长度不小于39字节就可以了,对于每次从温控仪表中读取的数据放入到不同的DB块中。

      由于SR93系列温控仪表发送回来的数据都是将实际的16位数据转换成4位ASCII码传输过来的,如实际数据为42(十六进制:002AH),则在DB块中得到的数据为30H,30H,32H,41H,而且高数据位在DB块的低地址上,因此为了便于上位机的显示就需要对此数据进行转换,其中最高一位的处理方法如下所示,其他位的转换方法与此类似,仅是左移位数不同:

      通过使用点到点串行通讯模块CP340与SR93系列温控仪表通过RS485网络以ASCII码方式进行通讯,读取仪表中温度测量值、设定值等,同时可以通过PLC进行远程设置温控仪表中的数据,极大方便了现场的控制和操作。由此看来,利用CP340通讯模块和ASCII码通讯协议来解决Siemens PLC与第三方智能控制仪表之间的通讯是一个值得推广的方式,在实际的控制系统中,一定会取得更加成功的应用。

      【3】 SR90 Series (SR91,SR92,SR93,SR94) Digital Controller Instruction Manual,SHIMADEN CO.,LTD.,DEC.2001

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