KR19980049442A - Driving method of multiple LEDs implemented by software and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 LED들을 소프트웨어적으로 구동하는 방법 및 그 장치를 제공한다. 본 발명에 의한 다수의 LED들의 구동 방법 및 그 장치에 의하면, 마이크로 콘트롤러를 사용하는 소프트웨어적인 구동을 도입하여 하드웨어적 부분을 최소로 줄여서 디스플레이 부분의 외관상 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이 부분을 하나의 독립적인 모듈로서 제작할 수 있다.The present invention provides a method and apparatus for driving a plurality of LEDs in software. According to the method and apparatus for driving a plurality of LEDs according to the present invention, by introducing a software drive using a microcontroller to reduce the hardware portion to a minimum, the size of the display portion can be reduced, as well as the display portion one It can be manufactured as an independent module of.
Description
본 발명은 다수의 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하에서는 LED라 함)를 구동하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for driving a plurality of light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs).
LED는 디스플레이 소자의 하나로서 다수의 LED들을 사용하여 만들어진 디스플레이부가 광범위하게 사용되고 있다. LED 소자의 캐소드에 저전위 전압을 입력하고 동시에 LED 소자의 애노드에 고전위 전압을 입력하면 LED 소자가 켜지고, 반대의 경우 LED 소자가 꺼진다. 하나의 LED 소자를 구동하는데는 크게 문제가 없으나, 구동 라인들의 수가 한정되어 있으므로 다수의 LED 소자를 효율적으로 구동하기가 어렵다.LED is one of the display elements, a display portion made using a plurality of LEDs are widely used. Inputting a low potential voltage to the cathode of the LED device and simultaneously entering a high potential voltage to the anode of the LED device turns on the LED device and vice versa. There is no problem in driving one LED device, but it is difficult to efficiently drive a plurality of LED devices because the number of driving lines is limited.
다수의 LED 소자들을 구동하기 위하여 종래에는 하드웨어적인 로직을 사용하였다. 그러나, 이러한 종래의 방법에서는 하드웨어를 많이 사용하여야 하기 때문에 비용이 많이 들고 시스템의 하드웨어 본체가 커지는 단점이 있었다.In order to drive a plurality of LED devices, conventionally, hardware logic is used. However, this conventional method is disadvantageous in that it requires a lot of hardware, which increases the cost and increases the hardware body of the system.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 마이크로 콘트롤러를 사용하는 소프트웨어적인 구동을 도입하여 하드웨어적 부분을 최소로 줄여서 디스플레이 부분의 외관상 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이 부분을 하나의 독립적인 모듈로서 제작할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the present invention can reduce the apparent size of the display portion by introducing a software drive using a microcontroller to minimize the hardware portion to a minimum. Rather, it aims to be able to produce the display part as one independent module.
도1은 본 발명에 따른 다수 LED의 구동 장치의 일실시예의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of a driving device of a plurality of LEDs according to the present invention.
* 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 마이크로 콘트롤러20 : 디코더10 microcontroller 20 decoder
30∼60 : 래치70,80 : 101원소 디스플레이소자30 to 60: latch 70, 80: 101 element display element
90 : 10원소 디스플레이소자100 : 6개의 LED90: 10 element display element 100: 6 LEDs
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 다수의 LED들의 구동 방법은 상기 다수의 LED들을 매트릭스 구조로 구성하는 제 1단계; 상기 다수의 LED들을 구성하는 수개의 LED들의 캐소드와 연결된 스캔라인들을 하나의 스캔라인으로 연결하는 제 2단계; 상기 다수의 LED들을 구성하는 수개의 LED들의 애노드와 연결된 데이터라인들을 하나의 데이터라인으로 연결하는 제 3단계; 일정한 주기로 상기 하나의 스캔라인 또는 데이터라인으로 연결된 캐소드들 및 애노드들을 순차적으로 인에이블시키는 제 4단계를 포함하는 것임을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of driving a plurality of LEDs according to the present invention comprises the first step of configuring the plurality of LEDs in a matrix structure; Connecting scan lines connected to the cathodes of the plurality of LEDs constituting the plurality of LEDs to one scan line; A third step of connecting data lines connected to anodes of several LEDs constituting the plurality of LEDs to one data line; And a fourth step of sequentially enabling the cathodes and the anodes connected to the one scan line or the data line at regular intervals.
또한, 본 발명에 의한 다수의 LED들을 구동하는 장치는 다수의 LED들의 캐소드들을 연결하는 공통적인 스캔 라인에 각각 신호를 인가하는 복수개의 출력 단자들을 가지는 제 1래치부; 다수의 LED들의 애노드들을 연결하는 공통적인 데이터 라인에 각각 신호를 인가하는 복수개의 출력 단자들을 가지는 제 2래치부; 및 일정한 주기로 상기 제 1래치부 및 제 2래치부의 복수개의 출력단자들을 순차적으로 인에이블시키는 마이크로 콘트롤러를 포함하는 것임을 특징으로 한다.In addition, the apparatus for driving a plurality of LEDs according to the present invention comprises: a first latch portion having a plurality of output terminals each applying a signal to a common scan line connecting the cathodes of the plurality of LEDs; A second latch portion having a plurality of output terminals for respectively applying a signal to a common data line connecting the anodes of the plurality of LEDs; And a microcontroller for sequentially enabling a plurality of output terminals of the first latch unit and the second latch unit at regular intervals.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 다수 LED의 구동 장치의 일실시예의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of a driving device of a plurality of LEDs according to the present invention.
이하에서 설명하는 본 발명의 일실시예에서는 226개의 LED를 구동하는 장치에 관한 것이다. 226개의 LED들은 101원소 디스플레이 소자(A,B:100개의 LED 2개, 70, 80), 10원소 디스플레이 소자(10개의 LED 2개, 90), 및 6개의 LED(100)로 구성된다.One embodiment of the present invention described below relates to a device for driving 226 LEDs. The 226 LEDs consist of 101 element display elements (A, B: two 100 LEDs, 70, 80), 10 element display elements (two 10 LEDs, 90), and six LEDs 100.
본 발명에서는 다수의 LED들을 소프트웨어적으로 구동하기 위하여 마이크로 콘트롤러를 사용한다. 그러나 마이크로 콘트롤러의 데이터라인은 제한되어 있기 때문에 하나의 LED에 2개의 라인씩을 배당할 수 없으므로, 다수의 LED들은 매트릭스 구조를 가져야한다. 매트릭스 구조에서 LED의 캐소드 부분과 연결되는 라인을 스캔 라인이라고 하고, LED의 애노드 부분과 연결되는 라인을 데이터 라인이라고 하기로 한다.In the present invention, a microcontroller is used to drive a plurality of LEDs in software. However, because the microcontroller's data lines are limited, two LEDs cannot be allocated to a single LED, so many LEDs must have a matrix structure. In the matrix structure, a line connected to the cathode portion of the LED is called a scan line, and a line connected to the anode portion of the LED is called a data line.
본 발명의 바람직한 일실시예에서는 다수의 LED들을 소프트웨어적으로 구동하기 위한 마이크로 콘트롤러로서 DS5000(10)를 사용한다. DS5000은 산업계에서 많이 사용되는 8051과 컴패터블한 칩으로서 그 내부에 롬(ROM), 램(RAM), 타이머, 시리얼 포트 등을 가지고 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the DS5000 10 is used as a microcontroller for driving a plurality of LEDs in software. The DS5000 is a compatible chip with the 8051, which is widely used in the industry, and has a ROM, a RAM, a timer, and a serial port therein.
DS5000(10)의 입출력 핀들의 수는 제한되어 있어서 하나의 LED마다 2개씩의 라인을 배당하는 것이 불가능하므로, 본 발명에서는 여러개의 캐소드부를 하나로 묶어서 하나의 스캔라인을 배당하고 여러개의 애노드를 묶어서 하나의 데이터 라인을 배당하는 식의 매트릭스 형태의 구조를 만든다.Since the number of input / output pins of the DS5000 (10) is limited, it is impossible to allocate two lines for each LED. In the present invention, several cathodes are bundled into one scan line and several anodes are bundled. Create a matrix-like structure of allocating data lines.
DS5000(10)의 데이터 라인을 다수의 LED의 캐소드들 및 애노드들에 연결하기 위하여 래치들을 사용한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 4개의 래치(30∼60)를 사용하는데 4개의 래치들(30∼60)의 입력이 서로 연결되어 있고, DS5000(10)의 데이터 라인과 연결된다. DS5000(10)의 데이터라인은 8개이므로, DS5000(10)의 데이터 라인과 연결되기 위하여 각 래치들은 모두 8개의 입력핀과 8개의 출력핀을 가지고 있다.Latches are used to connect the data line of the DS5000 10 to the cathodes and anodes of the multiple LEDs. In a preferred embodiment of the present invention, four latches 30 to 60 are used, and the inputs of the four latches 30 to 60 are connected to each other, and are connected to the data line of the DS5000 (10). Since there are eight data lines of the DS5000 (10), each latch has eight input pins and eight output pins in order to be connected to the data lines of the DS5000 (10).
다수의 LED들로 구성된 디스플레이부의 데이터라인 23개과 스캔라인은 10개이다.There are 23 data lines and 10 scan lines in the display unit that consist of multiple LEDs.
제 1래치(30)는 첫 번째 101원소 디스플레이 소자(A, 70)의 1-8번의 8개의 데이터 라인을 구동하고, 제 2래치(40)는 두 번째 101원소 디스플레이 소자(B, 80)의 1-8번의 8개의 데이터 라인을 구동하고, 제 3래치(50)는 첫 번째 101원소 디스플레이 소자(A, 70)의 9-10번의 2개의 데이터 라인과, 두 번째 101원소 디스플레이 소자(B, 80)의 9-10번 2개의 데이터 라인과, 10원소 디스플레이 소자(90)의 데이터라인 2개, 및 6개의 LED(100)의 데이터 라인 1개 등 총 7개의 데이터라인을 구동한다. 제 4래치(60)는 226개의 LED들의 스캔라인 10개를 구동한다.The first latch 30 drives eight data lines 1-8 of the first 101 element display elements A and 70, and the second latch 40 drives the second 101 element display elements B and 80. The eighth data lines 1 to 8 are driven, and the third latch 50 includes two data lines 9-10 of the first 101 element display elements A and 70 and a second 101 element display element B, A total of seven data lines are driven, including two data lines Nos. 9-10 of 80), two data lines of the ten-element display element 90, and one data line of the six LEDs 100. The fourth latch 60 drives ten scan lines of 226 LEDs.
디코더(20)는 DS5000(10)의 어드레스 라인을 디코딩하여 4개의 래치들을 순환적으로 인에이블시킨다.The decoder 20 decodes the address line of the DS5000 10 to cyclically enable the four latches.
상기한 바와 같은 매트릭스 구조에서, 101원소 디스플레이 소자(A,B, 70,80)는 10개의 데이터라인들이 하나로 묶여서 사용되고, 10원소 디스플레이 소자(90)의 경우 5개의 데이터라인들이 하나로 묶여서 사용되며, 6개의 LED들(100)은 6개의 데이터 라인들이 하나로 묶여서 사용되는 것임을 알 수 있다. 또한, 스캔라인의 경우 제 4래치(60)로부터 의 10개의 스캔라인으로 디스플레이부를 구성하는 226개의 LED 전체를 구동한다.In the matrix structure as described above, the 101 element display elements (A, B, 70, 80) are used by grouping 10 data lines, and in the case of the 10 element display element 90, 5 data lines are grouped together. It can be seen that the six LEDs 100 are used by grouping six data lines into one. In addition, in the case of the scan line, the entirety of 226 LEDs constituting the display unit is driven by 10 scan lines from the fourth latch 60.
예를 들어 226개의 LED들 중에 148개의 LED들을 켜는 작동을 구동한다면, 본 발명에 의한 장치에서는 각 LED의 캐소드 및 애노드에 독립적인 라인을 부여하지 않기 때문에 148개의 LED들을 계속 켜놓을 수는 없다. 대신에, 사람의 눈은 1초에 30번 이상 깜박이는 빛에 대하여는 항상 켜져 있는 것으로 인식하기 때문에 이러한 성질을 이용하여 해당 LED의 캐소드 및 애노드에 입력되는 값들을 충분히 빠른 속도로 변환시키면 제한된 스캔라인 및 데이터라인을 가지고도 226개의 LED들을 구동할 수 있다.For example, if driving the operation of turning on 148 LEDs out of 226 LEDs, the device according to the present invention cannot keep the 148 LEDs on because the cathode and anode of each LED do not give independent lines. Instead, the human eye perceives that it is always on for light flashing more than 30 times per second, so using this property to convert the inputs to the cathode and anode of the LED at a sufficiently high rate can result in limited scanline. It can also drive 226 LEDs with a data line.
이를 더욱 상세하게 설명하면, DS5000(10)의 타이머를 세팅하여 일정한 주기마다 인터럽트가 걸리도록 한다. 10개의 스캔라인의 경우 DS5000(10)에 인터럽트가 걸릴때마다 제 4래치(60)를 통하여 10개의 스캔라인이 1→2→3→ … →10→1→…의 순서로 순환적으로 인에이블되어, 매 주기마다 하나의 스캔 라인만이 인에이블된다. 특정 스캔라인이 인에이블되면, 제 1래치(30), 제 2래치(40), 제 3래치(50)는 이 스캔라인에 연결된 LED의 애노드에 연결된 데이터 라인으로 적절한 데이터를 인가한다.In more detail, by setting the timer of the DS5000 (10) to be interrupted at regular intervals. In the case of 10 scan lines, each time the interrupt is applied to the DS5000 (10), the 10 scan lines are divided into 1? 2? 3?. → 10 → 1 →... It is circularly enabled in the order of, so that only one scan line is enabled every cycle. When a particular scanline is enabled, the first latch 30, the second latch 40, and the third latch 50 apply appropriate data to the data line connected to the anode of the LED connected to this scan line.
101원소 디스플레이 소자(70, 80)의 경우 100개의 LED가 하나의 단위가 된다. 즉, 100개의 LED가 동시에 켜지거나 꺼져야 하는데 10개의 스캔라인이 있으므로 101원소 디스플레이 소자(70, 80) 하나를 구동하기 위하여 10개의 데이터 라인이 필요하다. 그러나, DS5000(10)을 비록한 소형 마이크로 콘트롤러는 8개의 데이터 라인을 가지고 있기 때문에 본 발명에서는 10개의 데이터를 8개와 2개로 나누어서 출력함에 의하여 이를 해결한다. 이 때 8개의 데이터와 2개의 데이터를 출력하는데는 약간의 시간차가 있지만 이러한 시간차는 사람이 눈으로 인식할 수 없을 정도로 짧은 순간이므로 문제 되지 않는다.In the case of the 101 element display elements 70 and 80, 100 LEDs become one unit. That is, since 100 LEDs must be turned on or off at the same time and there are 10 scan lines, 10 data lines are required to drive one 101 element display device 70 or 80. However, since the small microcontroller having the DS5000 10 has eight data lines, the present invention solves this problem by dividing the ten data into eight and two. At this time, there is a slight time difference in outputting eight data and two data, but this time difference is not a problem because it is a moment that is not recognized by the human eye.
이 때, 이전 주기에 인에이블된 스캔라인과 해당 데이터가, 새로운 스캔라인과 데이터로 업데이트될 때에 새로운 데이터를 먼저 출력하고 새로운 스캔 라인을 출력하면 순간적으로 이전에 인에이블된 스캔라인에 현재의 데이터 출력이 인가되는 순간이 짧게 생겨서 새로운 스캔라인에 이전의 데이터가 희미하게 남아있는 현상이 생긴다. 이를 잔상현상이라고 하는데, 매트릭스 구조를 사용할 때 반드시 주의하여야 한다. 이러한 잔상은 출력을 다음과 같은 순서로 내보냄으로써 해결할 수 있다. 먼저, 모든 스캔라인들을 디스에이블시킨 다음, 새로운 스캔라인을 인에이블시키고, 새로운 데이터를 출력한다. 모든 스캔라인을 디스에이블시키는 상기한 방법에 의하여, 이전의 인에이블된 스캔라인이 현재 출력되는 데이터에 인가되어 나타나는 잔상 현상을 방지할 수 있다.At this time, when the scan line and the corresponding data enabled in the previous cycle are updated with the new scan line and data, the new data is output first and the new scan line is output. The moment the output is applied is short, causing the old data to fade on the new scanline. This is called afterimage, and care must be taken when using the matrix structure. This afterimage can be solved by exporting the output in the following order. First, all scan lines are disabled, then new scan lines are enabled, and new data is output. By the above-described method of disabling all the scan lines, it is possible to prevent the afterimage phenomenon that the previously enabled scan lines are applied to the currently output data.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 LED 구동 방법 및 그 장치는 다수의 LED들을 매트릭스 구조로 구성하고, 수개의 스캔라인 및 수개의 데이터라인들을 묶어서 하나의 라인으로 사용하고, 마이크로 콘트롤러에서 주기적으로 인터럽트를 걸어서 상기 하나의 라인으로 묶여진 스캔라인 또는 데이터라인들을 인에이블시키는 방식을 사용하여 다수의 LED등을 소프트웨어적으로 구동시킨다.As described above, the LED driving method and the device according to the present invention comprises a plurality of LEDs in a matrix structure, using several scan lines and several data lines as one line, and periodically in a microcontroller. A plurality of LEDs are software driven using an interrupt to enable scan lines or data lines bound to the single line.
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Cited By (1)
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1996
- 1996-12-19 KR KR1019960068156A patent/KR100235247B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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