【文章內容簡介】 ED 點陣中各發(fā)光器件的通斷，而不控制 LED 的發(fā)光強弱。LED 圖文顯示屏的外觀可以做成條形，叫做條屏，也可以按一定高度比例做成矩形的平面圖文顯示屏。條與平面顯示屏在顯示與控制的原理上并無區(qū)別。用點陣方式構成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。為了吸引觀眾增強顯示效果，可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示，與靜態(tài)顯示模式相對應的就有各種動態(tài)顯示模式，它所顯示的圖文都是能夠動的。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調整行號，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；順序調整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達到左右平移的目的。同時調整行列順序，就能得到對角線平移的效果。不過當算法太復雜，太浪費時間的話，可以考慮預先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲備用。刷新的時間控制，要考慮運動圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動感不顯著，刷新太快，中間過程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內。 LED 顯示屏的特點隨著科學技術的發(fā)展以及制造工藝的進步，LED 顯示屏也在不斷的進步和完善，高新技術使 LED 顯示系統(tǒng)與以前相比有了更為優(yōu)異的性能。當前的 LED 顯示系統(tǒng)主要有以下特點：按功能分成不同的模塊，每個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。調試、維護難度大大降低。顯示部分的掃描采用掃描控制技術，顯示部分被分成不同的單元，獨立進行掃描。每個單元間的信號采用信號鎖存技術進行同步控制，顯示的穩(wěn)定性大大增強。采用高性能 LED 驅動芯片構成的顯示屏具有高亮度、色彩鮮艷、視角大，壽命長(不少于 50,000 小時)，穩(wěn)定性高，響應速度快等特點。采用顯示單元板或顯示單元箱體，可根據(jù)用戶要求和應用場所要求任意組裝成所需要的顯示屏尺寸，如果要擴大或縮小系統(tǒng)規(guī)模，只須按需要在系統(tǒng)中增加新單元，或拆去某個單元，系統(tǒng)完整性不會受到多少影響，便于安裝和維護。綜上所述 ，LED 顯示技術作為一種電子信息顯示技術，相信隨著各種科學技術的發(fā)展，LED 顯示系統(tǒng)以其優(yōu)異的性能將會有更為廣闊的發(fā)展前景。 LED 顯示屏的分類 按顏色基色可以分為:　　單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色） 。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色、256 級灰度、可以顯示 65536 種顏色。 　　全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色，256 級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 按顯示器件分類 :　　LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7 段碼數(shù)碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。 　　LED 點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 按使用場合分類 :　　室內顯示屏：發(fā)光點較小，一般 Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。 　　室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。 　　按發(fā)光點直徑分類 　　室內屏：Φ3mm、Φ5mm、 　　室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ14mm、Φ16mm、Φ18mm、Φ20mm、Φ25mm、Φ36mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍發(fā)光二極管封在一個塑料筒內共同發(fā)光增強亮度。第三章 LED 顯示屏的組成 LED 顯示模塊結構 LED顯示屏通常由若干LED點陣顯示模塊組成，用于顯示的8x8單色LED顯示點陣模塊，每塊有64個LED。為了減少引腳且便于封裝，LED顯示點陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點處接有顯示LED 。 8X8 LED點陣的外觀及引腳如圖31，等效電路圖如圖32所示。LED點陣顯示模塊的顯示一般采用動態(tài)掃描驅動方式，每次最多只能點亮一行LED。微處理器通過和驅動器的協(xié)同工作來完成對每一個LED點陣顯示模塊內每個LED顯示點的亮、熄滅控制操作。圖31 8*8點陣外觀及引腳圖 圖 32 8*8 點陣等效電路 LED 顯示系統(tǒng)的構成LED 顯示屏主要包括發(fā)光二極管構成的點陣或像素陣列、驅動電路、控制系統(tǒng)和傳輸接口以及相應的應用軟件構成，如圖 33 所示。輸出接口電路輸入接口電路信號控制、轉換LED 顯示屏行列驅動控制系統(tǒng) 圖 33 LED 顯示系統(tǒng)構成 驅動電路 LED 顯示屏驅動電路的主要作用是接受來自控制系統(tǒng)的數(shù)字信號，使 LED 陣列按要求點亮。(1)從采用的器件來分有常規(guī)型、專用型及功能型:常規(guī)型驅動電路是采用通用的集成電路，如 74HC154,74HC595, 74LS374 等作為數(shù)據(jù)裝載的主要器件。這種設計，原理簡單，價格便宜，且?guī)缀醪皇芷骷碓吹南拗疲悄壳拜^為廣泛的應用形式。專用型驅動電路，是國內一些有實力的 LED 顯示屏制造廠家，通過先進的技術手段，研究開發(fā)出的適合自己產(chǎn)品的專用 LED 顯示屏驅動 IC。國外的許多 IC 制造商也在跟蹤這個市場，紛紛推出一些新的驅動 IC。這些專用型的驅動 IC，有的比較簡單，僅僅是提高了原來通用型驅動 IC 的集成度或驅動能力。有的則比較復雜，是根據(jù)自己的產(chǎn)品特點開發(fā)出來的。 功能型驅動集成電路是在專用型驅動 IC 的基礎上發(fā)展起來的。它不僅可以使顯示屏的功能增強，而且還大大簡化了系統(tǒng)設計的復雜程度，提高了 LED 顯示屏的整PC 機體穩(wěn)定性，是 LED 顯示屏驅動電路的發(fā)展趨勢。(2)從實現(xiàn)信息刷新的原理上分，LED 顯示屏驅動電路又分為掃描型及鎖存型兩種 :掃描型是指顯示屏 4 行、8 行、16 行等 n 行發(fā)光二極管共用一組列驅動寄存器，通過行驅動管的分時工作，使得每行 LED 的點亮時間占總時間的 1/n，只要整屏的刷新速率大于 50HZ，利用人眼的視覺暫留效應，就可形成一幅完整的文字或畫面。這種設計電路結構比較簡單，使用元器件較少，成本較低，但由于是分時工作，使得每一行 LED 的點亮時間減少，使 LED 的亮度有所降低。這種驅動方式一般用于室內 LED 顯示屏。鎖存型驅動是指顯示屏上的每一個 LED 都對應于一個驅動電路，與掃描型不同，驅動寄存器無需時分工作，每個 LED 的亮度占空比接近 100%。鎖存型驅動如采用常規(guī)型的設計方法，則所用元器件較多，成本較高，如采用專用型或功能型 IC 設計，則成本將大幅度降低。一般室外 LED 顯示屏大多用鎖存型驅動。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)負責接收、轉換和處理各種外部信號，并以一定的規(guī)律和方式將信號傳送到 LED 顯示屏上顯示?？刂葡到y(tǒng)是 LED 顯示屏中的一個至關重要的組成部分，它的性能以及所能實現(xiàn)的功能，也直接代表了顯示屏產(chǎn)品的性能水平。 (1)從實現(xiàn)控制的方式來看，系統(tǒng)控制電路可分為集中式和分散式兩種 :集中式控制系統(tǒng)是指 LED 顯示屏僅受一個控制系統(tǒng)指揮，各個顯示單元具有共同的數(shù)據(jù)信號，外同步信號和特別控制時基信號。采用這種方式，需要處理的整屏信息量大，工作時時鐘頻率較高，控制系統(tǒng)的設計較復雜，但易于管理，系統(tǒng)可靠性高，成本低。分散式控制系統(tǒng)是指顯示屏的每一個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)信號和外同步信號，而沒有共同的特別控制時基信號，采用這種方式，僅需處理一個單元的信息量，其信息量和工作時鐘頻率都比較低，控制系統(tǒng)的設計也很簡單，控制電纜數(shù)據(jù)量少，控制距離可較大，同時在單元的生產(chǎn)過程中基本上完成了整屏的調試。其結構形式大多為半移動式結構，但采用這種方式時，元器件的成本較高。(2)從顯示的實時性可分為同步顯示及異步顯示兩種:同步顯示方式是指 LED 顯示屏能同步顯示計算機 CRT 上的信息，可將 LED 顯示屏當作一個計算機的外接大顯示器。異步顯示方式常用于由單片機控制的顯示系統(tǒng)中。在信息顯示的實時性要求不高的情況下，單片機通過串口按一定的通訊協(xié)議接收來自計算機串口的信號，通過處理后，以一定的規(guī)律將數(shù)據(jù)送至顯示屏顯示。這類顯示屏的功能比較單一，只適用于簡單的文字及圖形顯示。(3)從顯示的效果可分為無灰度級顯示及多灰度級顯示兩類：無灰度級顯示是指 LED 顯示屏的每像素點都只有亮與不亮兩種狀態(tài)，且全屏點亮的刷新時間一樣長。多灰度級顯示是指 LED 顯示屏中每像素點的亮度是可控的如 16 級灰度就是指每點的亮度從暗到亮可分為 16 級。顯然無灰度級顯示屏只適用于顯示文字或簡單的圖形，而多灰度級的顯示屏就能顯示豐富多彩的畫面。 顯示類型LED 大屏幕顯示可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種。靜態(tài)顯示每一個像素需要一套驅動電路，如果顯示屏為 N*M 個像素，則需要N*M 套驅動電路。動態(tài)掃描顯示則采用多路復用技術，如果是 P 路復用，則每 P 個像素需一套驅動電路，N*M 個像素僅需 N*M/P 套驅動電路。對動態(tài)掃描顯示而言，P 越大，所需驅動電路就越少，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。在實際使用的 LED 大屏幕顯示器中，很少采用靜態(tài)驅動。LED點陣顯示模塊的顯示一般采用動態(tài)掃描驅動方式，每次最多只能點亮一行LED。處理器通過和驅動器的協(xié)同工作來完成對每一個LED點陣顯示模塊內每個LED顯示點的亮、熄滅控制操作。數(shù)據(jù)采集器從顯示卡上獲取顯示數(shù)據(jù)并轉化為幀控制器所需的數(shù)據(jù)格式。幀控制器從數(shù)據(jù)采集器上獲得數(shù)字化的顯示信號后，經(jīng)過篩選、拾取后，將需要在 LED 顯示屏上顯示的內容轉換為掃描板所需要的數(shù)據(jù)格式。也就是說，幀控制器將計算機的標準接口獲取控制信號，使用戶能通過計算機的應用軟件（LED 管理工具）完成對 LED 屏的控制和調節(jié)，使幀控制器不但能適應各種不同規(guī)格的 LED 屏，還能調節(jié)整屏的亮度和各色的全屏亮度功能，使 LED 屏具有出色的節(jié)能效果。當主控計算機與 LED 屏相距較遠時，可利用幀控制器上的長線發(fā)送電路和長線接收卡完成幀控制器與掃描板之間的數(shù)據(jù)傳輸。行控器以串行級聯(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。各行控制器能從其級聯(lián)總線上獲取其所需的顯示數(shù)據(jù)。由于在級聯(lián)中加入了定位信息，所以行控制器無須外部設置即可自動定位。因此在全系列的 LED 控制系統(tǒng)中，行控制器就成為一種通用的標準部件。顯示單元模塊是由LED 顯示控制芯片及其外圍電路組成。顯示單元模塊也是以串行級聯(lián)方式來完成顯示數(shù)據(jù)在 LED 屏上的另一個方向上的數(shù)據(jù)分配。在掃描板控制下，顯示單元模塊重復顯示的頻率不低于 120Hz，且控制輸出引腳上輸出的是一個帶有非線性視覺糾正的具有 256 級灰度的以占空比形式表示的灰度值。 LED 顯示屏的硬件原理LED顯示屏由控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和顯示器件組成，其中微處理器控制系統(tǒng)是整個顯示屏的核心。屏體的主要部分是顯示點陣，還有行列驅動電路。系統(tǒng)顯示點陣采用8X8單色顯示單元?？刂齐娐凡捎脛討B(tài)掃描驅動方式驅動LED器件，每兩行一個控制器，控制完成整個顯示電路的行列驅動。LED顯示屏的系統(tǒng)硬件結構框圖如圖34 所示: 圖34 系統(tǒng)硬件結構框圖LED大屏幕是由眾多點陣模塊排列而成。本系統(tǒng)由于橫向點陣的列數(shù)較多，若采用列掃描方式來刷新點陣，有兩點不足:一是點陣亮度受影響，二是整個屏幕的刷新頻率