【正文】 顯示屏。按灰度級又可分為 1 3 6 12 256 級灰度 LED 顯示屏等。 (3)根據(jù)顯示性能，分為文本 LED 顯示顯示屏、圖文 LED 顯 示屏、計算機視頻LED 顯示屏，電視視頻 LED 顯示屏和行情 LED 顯示屏。 (4)根據(jù)基本發(fā)光點。室內(nèi) LED 顯示屏可以按照 LED 單點直徑分類；室外 LED 顯示屏可以按照采用的象素直徑分類。 相關(guān) 技術(shù) (1)顯示顏色、亮度和視角 基礎(chǔ)半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動了發(fā)光二極管制造材料以及制作工藝的改進(jìn)，在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍，高亮度、藍(lán)色及純綠色發(fā)光二極管已產(chǎn)業(yè)化并得到應(yīng)用。首先要按照亮度指標(biāo)選澤 LED 或顯示模塊，其次是根據(jù)選擇的產(chǎn)品紅、綠、藍(lán)顏色的亮度來確定哪一種顏色為基準(zhǔn)，一般是將亮度比例的一種 作為亮度基準(zhǔn)。當(dāng)基準(zhǔn)的一種已經(jīng)達(dá)到最大亮度時，調(diào)整另外一種或兩種。顯示屏幕是雙色時，大多數(shù)情況下以綠色為基準(zhǔn)，調(diào)整紅色二極管的工作電流。一般是降低工作電流，以平衡顏色黃色為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，這樣就要減小整個顯示屏幕的亮度。顯示屏幕的顏色調(diào)整至最佳平衡狀態(tài)，則會使屏的亮度降低。如果顯示屏幕為了達(dá)到亮度要求，將每一種顏色都達(dá)到最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡，例如：雙色屏幕的黃顏 8 色偏紅，或者偏綠。 目前 LED 顯示屏從顏色上能滿足室內(nèi)外不同環(huán)境下的單色、雙基色、全彩色顯示要求，四元素的紅色 LED 器件及高亮度藍(lán)色、純綠色 在室外顯示屏中得到普遍應(yīng)用。 在顯示屏制作上采用 SMD 表貼技術(shù)的 LED 器件，可以獲得更好的視角和亮度，目前已在高密度、全彩色室內(nèi)顯示屏中得到應(yīng)用，但相對成本比較高，隨著器件成本的降低，未來會有比較大的市場潛力。 (2)灰度控制技術(shù) LED 顯示屏在進(jìn)行圖文顯示時，對同一基色采用級差間隔亮度，實現(xiàn)顏色的組合，一般可做到 16 級、 64 級、 256 級灰度。為使顯示效果更符合人眼的視覺特性，出現(xiàn)了非線性級差調(diào)灰技術(shù)，即在低亮度區(qū)級差小，增加級數(shù)，逐步到高亮度區(qū)時增大級差，形成視覺效果上的“級差一致性”。目前 LED 顯 示屏灰度控制一般都在256 級，通過采用非線性調(diào)灰技術(shù)，顯示屏的顯示效果比較理想。實際上、受數(shù)據(jù)、圖像的信號源的制約，單純追求大數(shù)量級的灰度控制，在使用中的實際價值是值得商討的。 (3)驅(qū)動電路 LED 正向?qū)妷旱牡湫椭?— ，驅(qū)動電流為 20mA。如果只是用一個固定的正向電壓驅(qū)動 LED，可能會產(chǎn)生變化范圍較大的正向電流，例如用 驅(qū)動 6只 LED，相應(yīng)的正向電流差別較大； 10mA— 44mA，取決于具體的 LED 特性曲線。為保證可靠性，驅(qū)動 LED 的電流必須低于 LED 額定值的要求，典型最大值 一般為 30mA，但是，當(dāng)環(huán)境溫度升高時所允許的額定電流會降低，例如，當(dāng)溫度達(dá)到 50℃時電流需限制在 20mA 以內(nèi)。 LED 顯示屏廣泛使用的驅(qū)動電路是基于通用型集成電路來設(shè)計的，原理比較簡單，價格便宜，產(chǎn)品的技術(shù)性比較強。通用 IC 設(shè)計的驅(qū)動電路在室內(nèi)外單色、雙基色顯示屏方面應(yīng)用成熟，目前仍然是主流的驅(qū)動電路。近年恒流驅(qū)動 IC的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應(yīng)用。恒流驅(qū)動技術(shù)根據(jù) LED 器件的發(fā)光與驅(qū)動電流高度祥光的特點，大大提高了 LED 顯示的均勻性，同時，減少了顯示驅(qū)動電路的阻容元件，降低了故障點，使 LED 顯示屏更可靠 、亮麗。 (4)系統(tǒng)控制技術(shù) 控制系統(tǒng)是位了達(dá)到實現(xiàn)用“計算機”來控制“ LED 電子顯示屏”而專門設(shè)計的。 顯示屏的控制系統(tǒng)包括了輸入接口電路、信號的控制、轉(zhuǎn)換和數(shù)字化處理電路、輸出接口電路等，涉及的具體技術(shù)很多，其中為業(yè)內(nèi)關(guān)注并研究開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括：串行傳輸與并行傳輸、動態(tài)掃描與靜態(tài)鎖存、輸入接口技術(shù)、自動檢測、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等。 (5)通信傳輸和網(wǎng)絡(luò)控制 9 對于信息的發(fā)送方式：一種是用 232 通訊，利用計算機串行口 COM1COM4 通訊，此方式通訊速度較慢，且距離不能太遠(yuǎn)，只有 30 米左右；另一種是采用在計算機上加插一塊通訊卡的 422 通訊方式，此方式通訊速度快，且距離遠(yuǎn)，可達(dá) 1000 米左右。 另外、隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， LED 顯示屏在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的使用情況越來越多，在多媒體、多種顯示設(shè)備組成的信息顯示系統(tǒng)中，采用智能化網(wǎng)絡(luò)控制，聯(lián)網(wǎng)控制多屏技術(shù)也在實際中得到應(yīng)用。 現(xiàn)在一般把顯示圖形或文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏，其實 LED 圖文顯示屏并沒有一個公認(rèn)的嚴(yán)格的定義，這里所謂的圖形，是指由單色固定亮度的點陣線條組成的任意圖形，其中 LED 點陣發(fā)光器件或發(fā)光或熄滅，即只有兩種狀態(tài)。本 系統(tǒng)設(shè)計正是基于 LED 圖文顯示屏實際應(yīng)用，著重實現(xiàn) LED 顯示屏的圖文編輯及設(shè)備驅(qū)動。 LED 點陣驅(qū)動原理 發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由 PN 結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。我們知道，發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)；當(dāng)是同由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式釋放出來，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的 N 區(qū)有很多遷移率很高的電子， P 區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。 圖 21 LED 通電圖 由于 PN 結(jié)阻擋層的限制， 在常態(tài)下，而這不能發(fā)生自燃復(fù)合。而當(dāng)給 PN 結(jié)加以正向電壓時，導(dǎo)帶中的電子則可越過 PN 結(jié)的勢壘進(jìn)入到 P 區(qū)一側(cè)。于是在 PN 結(jié)附近稍偏于 P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇后便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合。這種發(fā)光復(fù)合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度 Eg。 LED發(fā)光二極管分為正負(fù)二個腳當(dāng)正負(fù)之間加入一定的電壓時 LED 會點亮。 10 圖 22 LED 顯示電路 LED 發(fā)光時一般電流為 3 至 30mA 左右， LED 有一定的穩(wěn)壓作用點亮?xí)r LED 的正負(fù) 之間的電壓為 至 左右， LED 加入電壓時必須限流，否則會損壞 LED。根據(jù)發(fā)光亮度的需要， LED 的限流電阻可為 1K至 3K 之間這是流過幾毫安的電流，當(dāng)需要較高亮度的顯示時，可加入較大的電流。例如使用 +5V 供電串接 100R 的限流電阻則在 100R 的電阻上有 3V 的壓降，因為 LED 壓降約為 2V 則電流約為 30mA 至 50mA，LED 點陣由數(shù)個 LED 按一定規(guī)律排列而成。 LED 顯示屏以發(fā)光二極管為像素，由 LED點陣顯示單元拼接而成。最常見的 LED 點陣顯示單元有 5*7,7*9,8*8,結(jié)構(gòu)，前兩種主要用于顯示各種西文 字符，后一種常用于顯示各種漢字字符 。 LED16*16 點 陣顯示 顯示部分是本次設(shè)計的最核心的部分，我先對 LED*8 點陣顯示進(jìn)行選擇然后再其改基礎(chǔ)上擴展成 LED16*16。 圖 23 16*16 點陣 對于 LED8*8 點陣顯示有以下兩種方案： (1)靜態(tài)顯示，將一幀圖像中的每一個二極管的狀態(tài)分別用 0 和 1 表示，若為 0，則表示 LED 無電流，即暗狀態(tài)；若為 1則表示二極管被點亮。若給每一個發(fā)光二極管一個驅(qū)動電路，一幅畫面輸入以后，所有 LED 的狀態(tài)保持到下一幅畫。對于靜 態(tài)顯示方式，所需的譯碼驅(qū)動裝置很多，引線多而復(fù)雜，成本高，且可靠性也較低。 (2)動態(tài)顯示，對一幅畫面進(jìn)行分割，對組成畫面的各部分分別顯示，是動態(tài)顯 11 示方式。動態(tài)顯示方式，可以避免靜態(tài)顯示的問題。但設(shè)計上如果 處理不當(dāng)，易造成亮度低，閃爍問題。因此合理的設(shè)計既應(yīng)保證驅(qū)動電路易實現(xiàn)，又要保證圖像穩(wěn)定，無閃爍。動態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動態(tài)掃描顯示方式，復(fù)用的程度不是無限增加的，因為利用動態(tài)掃描顯示使我們看到一幅穩(wěn)定畫面的實質(zhì)是利用了人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。通過實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)掃描刷 新頻率（發(fā)光二極管的停閃頻率）為 50HZ，發(fā)光二極管導(dǎo)通時間≥ 1ms 時，顯示亮度較好，無閃爍感。 系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu)及布局 控 制 電路 設(shè)計 由于設(shè)計要求系統(tǒng)能獨立運行，并能控制中文 LED 漢字的移位顯示，主控板應(yīng)以單片機為核心的單片機系統(tǒng)。 MCS51 單片機具有擴展性強，功能強大，價格較低等優(yōu)點，因此，采用 Atmel 公司的 AT89S52 單片機。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工 業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提高靈活、超有效的解決方案。AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口，中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。由于該型號單片機內(nèi)部集成了 8KB 的