【正文】 片、動(dòng)畫(huà)、視頻等各種信息的顯示屏幕，內(nèi)容可以隨時(shí)更換，各部分組件都是模塊化 結(jié)構(gòu)， 通常由顯示模塊、控制系統(tǒng) 及電源 組成。 LED 的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。碰到一些特殊要求的動(dòng)態(tài)顯示，比如電梯運(yùn)行中指示箭頭的上下移動(dòng)、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等，就不能滿足要求。 技術(shù)可行性分析：本設(shè)計(jì)提到的電子器件在市面上均有銷售且技術(shù)也比較成熟，方便購(gòu)買及技術(shù)更新。 LED 顯示屏控制系統(tǒng)性能良好，工作穩(wěn)定可靠，易于維護(hù)升級(jí)，具有很高的性價(jià)比。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧 振腔，發(fā)射的是非相干光。在分辨率方而，由于受當(dāng)時(shí)數(shù)字技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)的限制，很難作出高密度的 LED 顯示屏。 LED 顯示屏的關(guān)鍵控制技術(shù)隨著新型超大規(guī)模集成電路 (VLSI)的發(fā)展也必將有新的提高。 LED 大屏幕的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì) LED 大屏幕的發(fā)展?fàn)顩r 我國(guó)在 LED 領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)工作成績(jī)斐然。 年，這一階段是 LED 顯示屏迅速發(fā)展的時(shí)期。全彩色 LED 顯示屏、 256 級(jí)灰度視頻控制技術(shù)等方面均有國(guó)內(nèi)先進(jìn)、達(dá)到國(guó)際水平的技術(shù)和產(chǎn)品出現(xiàn)。 LED 大屏幕的發(fā)展趨勢(shì) 二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代， LED 顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀(jì)平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。 隨著能源緊缺問(wèn)題越來(lái)越突出， LED 的重要性和市場(chǎng)空間更加顯著。國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)規(guī)范股權(quán)架構(gòu)、加大研發(fā)，采取并購(gòu)和合作的方式將海外先進(jìn)技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，可爭(zhēng)取與國(guó)際大廠基本在同一技術(shù)水平進(jìn)行產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。目前全世界都在尋求解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源短缺的矛盾，給整個(gè)綠色照明生產(chǎn)行業(yè)帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景與新的機(jī)遇。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中若信息是以計(jì)算機(jī)文件的形式傳送到 LED 大屏幕或網(wǎng)絡(luò)終端上顯示，其間的控制是由控制軟件通過(guò)微機(jī)或網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 LED 顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)屏幕同步的產(chǎn)品。 一般把顯示圖形 或文字的 LED 顯示屏稱為圖文屏。 用點(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)，可以通過(guò)一定的算法從原來(lái)的顯示數(shù)據(jù)直接生成。刷新的時(shí) 間控制，要考慮運(yùn)動(dòng)圖形文字的顯示效果。當(dāng)前的 LED 顯示系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)： 按功能分成不同的模塊，每個(gè)模塊之間只需要極少的聯(lián)系，極大的提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。 采用高性能 LED 驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成的顯示屏具有高亮度、色彩鮮艷、視角大，壽命長(zhǎng)(不少于 50,000 小時(shí) )，穩(wěn)定性高，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色 、 256 級(jí)灰度、可以顯示 65536 種顏色。 按使用場(chǎng)合分類 : 室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，一般 Φ3mm Φ8mm ，顯示面積一般幾至十幾平方米。為了減少引腳且便于封裝， LED顯示點(diǎn)陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點(diǎn)處接有顯示 LED 。 圖 31 8*8點(diǎn)陣外觀及引腳圖 圖 32 8*8點(diǎn)陣等效電路 LED 電子顯示屏 的設(shè)計(jì) 13 LED 顯示系統(tǒng)的構(gòu)成 LED 顯示屏主要包括發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣或像素陣列、驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和傳輸接口以及相應(yīng)的應(yīng)用軟件構(gòu)成，如圖 33 所示。 專用型驅(qū)動(dòng)電路，是國(guó)內(nèi)一些有實(shí)力的 LED 顯示屏制造廠家，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段，研究開(kāi)發(fā)出的適合自己產(chǎn)品的 專用 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng) IC。 功能型驅(qū)動(dòng)集成電路是在專用型驅(qū)動(dòng) IC 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。這種驅(qū)動(dòng)方式一般用于室內(nèi)LED 顯示屏。 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收、轉(zhuǎn)換和處理各種外部信號(hào)，并以一定的規(guī)律和方式將信號(hào)傳輸出接 口電路 輸入接 口電路 信號(hào)控制、轉(zhuǎn)換 LED 顯示屏 行列驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng) PC 機(jī) LED 電子顯示屏 的設(shè)計(jì) 14 送到 LED 顯示屏上顯示。 分散式控制系統(tǒng)是指顯示屏的每一個(gè)單元都有自己的控制系統(tǒng)，各顯示單元僅有共同的數(shù)據(jù)信號(hào)和外同步信號(hào)，而沒(méi)有共同的特別控制時(shí)基信號(hào)，采用這種方式，僅需處理一個(gè)單元的信息 量，其信息量和工作時(shí)鐘頻率都比較低，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也很簡(jiǎn)單，控制電纜數(shù)據(jù)量少，控制距離可較大，同時(shí)在單元的生產(chǎn)過(guò)程中基本上完成了整屏的調(diào)試。在信息顯示的實(shí)時(shí)性要求不高的情況下，單片機(jī)通過(guò)串口按一定的通訊協(xié)議接收來(lái)自計(jì)算機(jī)串口的信號(hào)，通過(guò)處理后，以一定的規(guī)律將數(shù)據(jù)送至顯示屏顯示。顯然無(wú)灰度級(jí)顯示屏只適用于顯示文字或簡(jiǎn)單的圖形，而多灰度級(jí)的顯示屏就能顯示豐富多彩的畫(huà)面。對(duì)動(dòng)態(tài)掃描顯示而言， P 越大，所需驅(qū)動(dòng)電路就越少，成本也就越低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。 數(shù)據(jù)采集器從顯示卡上獲取顯示數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)化為幀控制器所需的數(shù)據(jù)格式。行控器以串行級(jí)聯(lián)的方式連接，從而完成數(shù)據(jù)在顯示屏上某一方向的分配。顯示單元模塊是由 LED 顯示控制芯片及其外圍電路組成。 屏體的主要部分是顯示點(diǎn)陣，還有行列驅(qū)動(dòng)電路。本系統(tǒng)由于橫向點(diǎn)陣的列數(shù)較多，若采用列掃描方式來(lái)刷新點(diǎn)陣，有兩點(diǎn)不足 :一是點(diǎn)陣亮度受影響，二是整個(gè)屏幕的刷新頻率隨著列數(shù)的增加而降低。 LED顯示屏作為一個(gè)單獨(dú)的顯示硬件，它能夠?qū)⑼鈦?lái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像顯示出來(lái)。再將數(shù)據(jù)輸出到控制單個(gè) LED模塊的數(shù)據(jù)鎖存器 。顯然，在脈沖周期的 T1期間， LED處于發(fā)光狀態(tài)，而在脈沖周期 T2期間， LED處于熄滅狀態(tài)。 根據(jù)這一原理，將 LED發(fā)光管排成陣列行式結(jié)構(gòu)，稱橫線為行，縱線為列。當(dāng) N根行線分時(shí)工作且刷新速率足夠高時(shí)，就能顯示出一幅穩(wěn)定完整的文字或圖形。點(diǎn)陣顯示屏每個(gè)單元由 16 個(gè) 8 8 點(diǎn)陣 LED 顯示模塊、行信號(hào)選擇譯碼器74HC13驅(qū)動(dòng)器 74HC24數(shù)據(jù)移位寄存器 74HC595 和行驅(qū)動(dòng)器組成。如果要驅(qū)動(dòng) 64 列點(diǎn)陣顯示，通用 51單片機(jī)會(huì)比較吃力，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的閃爍停滯現(xiàn)象。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點(diǎn)陣前，先把數(shù)據(jù)分別送到第一級(jí)的 8個(gè) 74HC573，然后再給第二級(jí)的 8個(gè) 74HC573送鎖脈沖，數(shù)據(jù)一起輸出到 LED 點(diǎn)陣列中，這樣就避免了各行數(shù)據(jù)顯示不同步問(wèn)題。但是，將所有功能集成在一起，一片 AT89C51 單片機(jī)處理能力是不夠的。相對(duì)單機(jī)工作方式，主從工作模式的處理能力大大提高，并且分工明確，執(zhí)行速度得到很大的提高。 LED 顯示屏的 主控電路 系統(tǒng)主控電路 系統(tǒng)主控器電路 如圖 42 所示 ，即為一單片機(jī)最小系統(tǒng)，外加擴(kuò)展槽與一些功能電路，通過(guò)鍵盤(pán)掃描來(lái)確定工作模式以及完成相關(guān)操作。 4/16 譯碼器 74HC595 對(duì) LED 點(diǎn)陣的 16 行進(jìn)行掃描。數(shù)據(jù)在 SCHcp 的上升輸入，在 STcp的上升沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器中去。 串行輸出口，其應(yīng)該接 SPI 總線的 MISO 接口 STCP 存儲(chǔ)寄存器的時(shí)鐘脈沖輸入口 SHCP 移位寄存器的時(shí)鐘脈沖輸入口 OE 的非 輸出使能端 MR 的非 芯片復(fù)位端 Ds 串行數(shù)據(jù)輸入端 LED 顯示屏的 實(shí)現(xiàn)技術(shù) LED 電子顯示屏最基本的顯示部件為 LED 管芯，根據(jù)人類視覺(jué)原理，可見(jiàn)的自然光是由紅、綠、藍(lán)三基色組成的。 在 早期的 LED 電子顯示屏顯示控制電路中，大量采用的是常規(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用數(shù)字電路組合出復(fù)雜控制邏輯。利用普通可編程的邏輯器件，雖可減少印刷電路板的設(shè)計(jì)與制做，但在修改該邏輯時(shí)仍舊不能避免器件的反復(fù)插拔。采用 ISP 技術(shù)后，硬件設(shè)計(jì)變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時(shí)加以修改或按預(yù)定的程序改變組態(tài)。 在輸入后，再根據(jù)仿真和適配的結(jié)果選擇器件 。 本文通過(guò)分析 LED 顯示屏的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，完整的設(shè)計(jì)了 LED 顯示屏控制系統(tǒng)。 這一領(lǐng)域?yàn)?LED 顯示屏的主要需求行業(yè)。 （ 3）港口、車站旅客引導(dǎo)信息顯示。 總結(jié) 通過(guò)分析 LED 顯示屏的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，完整的設(shè)計(jì)了 LED顯示屏控制系統(tǒng)。通過(guò)信息預(yù)先保存，不會(huì)因上位機(jī)的故障影響信息顯示，突然斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。本系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)著重于對(duì)雙色屏的研究，對(duì)于灰度不同的真彩色 LED顯示屏的設(shè)計(jì)以及設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，有待于進(jìn)一步的學(xué)習(xí)探討。每個(gè)像素由若干個(gè)各種單色 LED 組 成，常見(jiàn)的成品稱像素筒。一般 256 級(jí)灰度的圖像，顏色過(guò)渡已很柔和，而 16 級(jí)灰度的彩色圖像，顏色過(guò)渡界線十分明顯。從前面的視頻成像原理可知VGA 的視頻傳輸過(guò)程是最短上網(wǎng)，所以 VGA 接口擁有許多的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)串?dāng)_無(wú)電路合成分離損耗等。 AV 接口實(shí)現(xiàn)了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因?yàn)橐?/視頻混合干擾而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，但由于 AV 接口傳輸?shù)娜匀皇且环N亮度 /色度（ Y/C）混合的視頻信號(hào)，仍然需要顯示設(shè)備對(duì)其進(jìn)行亮 /色分離和色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過(guò)程必然會(huì)造成色彩信號(hào)的損失，色度信號(hào)和亮度信號(hào)也會(huì)有很大的機(jī)會(huì)相互干擾從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。 視頻色差輸入接口：目前可以在一些專業(yè)級(jí)視頻工作站 /編輯卡專業(yè)級(jí)視頻設(shè)備或高檔影碟機(jī)等家電上看到有 YUVYCbCr Y/BB/Y 等標(biāo)記的接口標(biāo)識(shí)，雖然其標(biāo)記方法和街頭外形各異但都是指的同一種接口色差端口（也稱分量視頻接口）。 BNC 端口，通常用于工作站和同軸電纜連接的連接器，標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)視頻設(shè)備輸入、輸出端口。 主要用于連接工作站等對(duì)掃描頻率要求很高的系統(tǒng)。 RS232C 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口，是最常見(jiàn)的串行接口， RS232C 規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25 條線， 4 條數(shù)據(jù)線、 11 條控制線、 3 條定時(shí)線、 7 條備用和未定義線，常用的只有9 根，常用于 25pin DSUB 端 口一同使用，其最大傳輸速率為 20kbps，線纜最長(zhǎng)為15 米。 LED 顯示屏： LED 就是 light emitting diode，發(fā)光二級(jí)管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱 LED。 LED 顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng) ，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證 劵 市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工商企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)所。在這里，我感受到了濃 厚的學(xué)習(xí)氣氛，接觸到了豐富的專業(yè)知識(shí)，逐漸培養(yǎng)了學(xué)習(xí)研究能力。在論文的研究過(guò)程中， 鄭 老師在學(xué)習(xí)和生活中給予我熱情的關(guān)懷與幫助。 同時(shí) ，要感謝課題組的其他同學(xué)，他們給予我無(wú)私的幫助和極大的幫助，共同攻克難關(guān)的經(jīng)歷將成為我美好的回憶。LED 電子顯示屏 的設(shè)計(jì) 。在此，向曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)表示感謝。從論文的選題，方案的制定以及論文的撰寫(xiě)，都得到了 鄭 老師的熱心幫助。 鄭 老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，積極進(jìn)取的工作作風(fēng)以及平易近人的性格給我留下了深刻的印象。 參考文獻(xiàn) [1]李光飛等 .單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) .北京航天航空大學(xué)出版社， 2021 年 [2]余錫存等 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) . 西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 年 [3]蔡美琴等 . 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