【文章內(nèi)容簡介】 色點陣只能顯示固定色彩如紅、綠、黃等單色，雙原色和三原色點陣顯示內(nèi)容的顏色由圖素內(nèi)不同顏色發(fā)光二極體點亮組合方式?jīng)Q定，如紅綠都亮?xí)r可顯示黃色，如果按照脈沖方式控制二極體的點亮?xí)r間，則可實現(xiàn) 256 或更高級灰度顯示，即可實現(xiàn)真彩色顯示。幾種 LED 點陣顯示器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外型規(guī)格，其他型號點陣的結(jié)構(gòu)與引腳可試驗獲得，LED 點陣顯示器單塊使用時，既可代替數(shù)碼管顯示數(shù)位，也可顯示各種中西文字及符號，如 57 點陣顯示器用于顯示西文字母，58 點陣顯示器用于顯示中西文，88 點陣用于顯示中文文字，也可用于圖形顯示。用多塊點陣顯示器組合則可構(gòu)成大熒幕顯示器，但這類實用裝置常通過微機或單片機控制驅(qū)動。　　由 LED 點陣顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，器件宜采用動態(tài)掃描驅(qū)動方式工作，由于LED 管芯大多為高亮度型，因此某行或某列的單體 LED 驅(qū)動電流可選用窄脈沖，但其平均電流應(yīng)限制在 20mA 內(nèi)，多數(shù)點陣顯示器的單體 LED 的正向壓降約在 2V左右，但大亮點∮10 的點陣顯示器單體 LED 的正向壓降約為 6V?！　〈鬅赡伙@示系統(tǒng)一般是將由多個 LED 點陣組成的小模組以搭積木的方式組合而成的，每一個小模組都有自己的獨立的控制系統(tǒng)，組合在一起后只要引入一個總控制器控制各模組的命令和資料即可，這種方法既簡單而且具有易展、易維修的特點。LED 點陣顯示系統(tǒng)中各模組的顯示方式有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬體接線復(fù)雜，在實際應(yīng)用中一般采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示采用掃描的方式工作，由峰值較大的窄脈沖驅(qū)動，從上到下逐次不斷地對顯示幕的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字資訊的脈沖信號，反復(fù)以上操作,就可顯示各種圖形或文字資訊。 1616 點陣 LED 原理及應(yīng)用圖 1616 點陣 LED 實物圖1616 點陣 LED 實物如圖 所示。設(shè)計時必須掌握點陣工作原理方能進行更深層設(shè)計。1616LED 點陣其實就是 4 塊 88 點陣 LED 級聯(lián)而成的，因此特給出 圖 88 點陣 LED 外觀及引腳圖88 點陣 LED 的工作原理。圖 為 88 點陣 LED 外觀及引腳圖，其等效電路如圖 所示，只要其對應(yīng)的 X、Y 軸順向偏壓，即可使 LED 發(fā)亮。例如如果想使左上角 LED 點亮，則 Y0=1，X 0=0 即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在 X 軸或 Y 軸。而 1616 就是在 88 原理的基礎(chǔ)上將四塊 88 級聯(lián)而成 [5]，如圖 所示。 圖 88 點陣 LED 等效電路 圖 四塊 88 點陣 LED 級聯(lián)成 1616 點陣 LED 點陣的顯示文字圖形原理漢字顯示屏用于顯示漢字、字符及圖像信息，在公共汽車、銀行、醫(yī)院及戶外廣告等地方都有廣泛的應(yīng)用。下面是簡單的漢字顯示屏的制作，由單片機控制漢字的顯示內(nèi)容。為了降低成本，使用了四塊 88 的 LED 點陣發(fā)光管的模塊，組成了一個 1616 的 LED 點陣顯示屏，如圖 所示。在實際的使用中可以根據(jù)這個原理自行的擴展顯示的漢字，下面是介紹漢字顯示的原理。 LED 驅(qū)動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動器。以 1616 點陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陰極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陽極連在一起（共陰的接法） ，先送出對應(yīng)第 1 列發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 1 列使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第 2 列的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第 2 列使其燃亮相同的時間，然后熄滅；……第 16 列之后，又重新燃亮第 1 列，反復(fù)輪回。當(dāng)這樣輪回的速度足夠快（每秒 24 次以上） ，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動較多的 LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源。顯示數(shù)據(jù)可通過單片機的 P0，P2 口接驅(qū)動電路傳輸?shù)近c陣行引腳 [6]。LED 點陣顯示模塊進行的方法有兩種：（1）水平方向（X 方向）掃描，即逐列掃描的方式（簡稱列掃描方式）：此時用一個 P 口輸出列碼決定哪一列能亮（相當(dāng)于位碼） ，用另一個 P 口輸出行碼（列數(shù)據(jù)） ，決定該列上哪個 LED 亮（相當(dāng)于段碼） 。能亮的列從左到右掃描完 16 列（相當(dāng)于位碼循環(huán)移動 16 次）即顯示出一個完整的圖像。（2）豎直方向（Y 方向）掃描，即逐行掃描方式（簡稱行掃描方式）：此時用一個 P 口輸出決定哪一行能亮（相當(dāng)于位碼） ，另一個 P 口輸出列碼（行數(shù)據(jù)，行數(shù)據(jù)為將列數(shù)據(jù)的點陣旋轉(zhuǎn) 90 度的數(shù)據(jù)）決定該行上哪些 LED 燈亮（相當(dāng)于段碼） 。能亮的行從上向下掃描完 16 行（相當(dāng)于位碼循環(huán)移位 16 次）即顯示一幀完整的圖像。本設(shè)計應(yīng)用的是第二種的掃描方法，即豎直方向（Y 方向）掃描。每一個字由 16 行 16 列的點陣形成顯示，即每個字均由 256 個點陣來表示，我們可以把每一個點理解為一個像素。一般我們使用的 1616 的點陣宋體字庫，即所謂的 1616，是每一個漢字在縱橫各 16 點的區(qū)域內(nèi)顯示的。漢字庫從該位置起的 32字節(jié)信息記錄了該字的字模信息。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256 像素范圍內(nèi)的任何圖形。 我們以“習(xí)”為例來說明其掃描原理，每一個字由 16 行 16 列的點陣組成顯示，如圖下的，如果用 8 位的 AT89C51 的單片機來控制，由于單片機的總線為 8 位，一個字需要拆分成兩個部分。一般我們把它分解成左部分和右部分，左部分由168（列 行）的點陣組成，右部分也由 168（列行）的點陣組成。在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一行的部分，因為列接陰極，0 是亮，1 是滅， “習(xí)”字的上面兩行的二進制碼是 11111111,11111111,11000000,00111111，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的16 進制代碼是 0xFF,0xFF,0xC0,0x03，依此類推，就這樣一行一行的掃描。如圖 所示。.圖 顯示原理圖 由這個原理可以看到，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這種方法來分析出它的掃描代碼從而顯示在屏幕上。了解漢字的顯示原理之后，下面本論文將介紹如何得到漢字的字模信息?，F(xiàn)在有一些現(xiàn)成的漢字字模生成軟件，可從網(wǎng)上下載漢字字庫提取程序直接提取字庫，如圖 所示的為一種字模生成軟件，軟件打開后輸入漢字，點擊“檢取”后，十六進制數(shù)據(jù)漢字代碼即可以自動生成，把我們需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序即可。圖 字模生成軟件截圖 驅(qū)動方式LED 點陣的驅(qū)動方式可分為靜態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動兩種。靜態(tài)驅(qū)動方式：在靜態(tài)驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器件上，一般各有機電致發(fā)光像素的陰極是連在一起引出的，各像素的陽極是分立引出的，這就是共陰的連接方式。若要一個像素發(fā)光只要讓恒流源的電壓與陰極的電壓之差大于像素發(fā)光值的前提下，像素將在恒流源的驅(qū)動下發(fā)光，若要一個像素不發(fā)光就將它的陽極接在一個負(fù)電壓上，就可將它反向截止。但是在圖像變化比較多時可能出現(xiàn)交叉效應(yīng)，為了避免我們必須采用交流的形式。靜態(tài)驅(qū)動電路一般用于段式顯示屏的驅(qū)動上。 動態(tài)驅(qū)動方式：在動態(tài)驅(qū)動的有機發(fā)光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結(jié)構(gòu)，即水平一組顯示像素的同一性質(zhì)的電極是共用的，縱向一組顯示像素的相同性質(zhì)的另一電極是共用的。如果像素可分為 N 行和 M 列，就可有 N 個行電極和 M 個列電極。行和列分別對應(yīng)發(fā)光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅(qū)動的過程中，要逐行點亮或者要逐列點亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數(shù)據(jù)電極。實現(xiàn)方式是：循環(huán)地給每行電極施加脈沖，同時所有列電極給出該行像素的驅(qū)動電流脈沖，從而實現(xiàn)一行所有像素的顯示。該行不再同一行或同一列的像素就加上反向電壓使其不顯示，以避免“交叉效應(yīng)” ，這種掃描是逐行順序進行的，掃描所有行所需時間叫做幀周期 [7]。 本設(shè)計的驅(qū)動電路由行驅(qū)動和列驅(qū)動構(gòu)成。為了充分利用單片機的接口，行驅(qū)動電路中加入了一個 416 線譯碼器 74LS154，然后以 A、B 、C、D 四腳為輸入端，形成 16 種不同的輸入狀態(tài)，行驅(qū)動電路如圖 所示。列驅(qū)動由集成電路 74HC595構(gòu)成，它具有一個 8 位串入并出的移位寄存器和一個 8 位輸出鎖存器的機構(gòu)，可以實現(xiàn)在顯示本行列數(shù)據(jù)的同時，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的，列驅(qū)動電路如圖 所示 [8]。圖 點陣 LED 行驅(qū)動電路　　圖 點陣 LED 列驅(qū)動電路 點陣的移動以下以 1616 點陣為例介紹點陣的移動。要顯示一個字符，該字符的點陣數(shù)據(jù)可以列向（縱向）16 點組字，又可以行向（橫向）16 點組字。無論哪一種組字方法，都既可以顯示字符的水平方向的移動，又可以顯示豎直方向的移動。本設(shè)計主要顯示方式是所有字符一一靜態(tài)卷簾顯示，上下滾動，左右滾動。1．向上移動原理（1）列掃描方式向上移動列向組字顯示字符豎直方向的移動。若是列向組字，希望顯示向上移動的一個字符，第 1 次掃描從行碼的點陣數(shù)組中取第 1~16 個數(shù)據(jù)，送行碼輸出口，對應(yīng)于這16 個數(shù)據(jù)，同時用列碼輸出口輸出列碼，分別控制掃描第 1~16 列。由于是列向組字（上高下低） ，掃描完成這 16 個數(shù)據(jù)后，第 2 次掃描的 16 個數(shù)據(jù)，應(yīng)將原來的第1 次掃描的 16 個行碼每一個都循環(huán)右移一位，使顯示的點都上移一行（如果是顯示向下滾動則應(yīng)循環(huán)左移） ，再進行掃描。如此，沒進行下一次的掃描，把上一次的16 個行碼都循環(huán)右移一位，再進行掃描就實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的向上移動。也可以用字型的方法容易理解，以下的 1616 的 LED 顯示一個字是 8 個字型，首先掃描的而是第一個字型，同樣是 16 行，16 列掃描，16 次顯示；完成一個字型后，再掃描第二個字型；完成第二個字型后，再掃描第三個字型……以此類推，即可產(chǎn)生該文字向上移動的感覺。當(dāng)把第一個字型編碼中，每行顯示的數(shù)據(jù)都右移一位，以產(chǎn)生第二個字型編碼，即可產(chǎn)生字符向上滾動的感覺。當(dāng)?shù)谝粋€字符掃描完成后，就進行這樣的調(diào)整動作，以產(chǎn)生第二字型的編碼。同樣的，當(dāng)?shù)诙中屯瓿芍?，就進行這樣的調(diào)整動作，以產(chǎn)生第三個字型的編碼。調(diào)整的動作是先將 8 個編碼根據(jù)序填入存儲器。（2）行掃描方式上下移動方法 1：延長數(shù)組法。如果是行向組字，希望顯示向上移動的一個字符，第 1次掃描從列碼的點陣數(shù)組中取第 1~16 個數(shù)據(jù)，送列碼輸出口，對應(yīng)于這 8 個數(shù)據(jù)，同時用行碼輸出口輸出行碼，分別控制掃描第 1~16 行。第 2 次掃描從點陣數(shù)組中取第 2~17 個數(shù)據(jù)（第 17 個數(shù)據(jù)與第 1 個數(shù)據(jù)相同） ，分別送列碼輸出口，對應(yīng)于這16 個數(shù)據(jù)，同時用行碼輸出口輸出行碼，仍分別控制第 1~16 行。第 3 次掃描從點陣數(shù)組中取第 3~18 個數(shù)據(jù)（第 18 個數(shù)據(jù)與第 2 個數(shù)據(jù)相同）掃描；……如此就實現(xiàn)了字符的向上移動。方法 2：數(shù)組數(shù)據(jù)“循環(huán)左移法” 。實現(xiàn)數(shù)組數(shù)據(jù)循環(huán)左移的方法與上類似。也有用數(shù)組數(shù)據(jù)循環(huán)左移子程序；不用子程序，而是用變量判斷控制實現(xiàn)數(shù)組數(shù)據(jù)的循環(huán)左移。2．向左移動原理（1）列掃描方式左移動方法 1：延長數(shù)組法。將原來字符點陣數(shù)組的 16 個數(shù)據(jù)重復(fù)一遍延長，點陣數(shù)組的數(shù)據(jù)個數(shù)為 32 個。每掃描一幀取 8 個數(shù)據(jù)顯示，下一幀取數(shù)要在數(shù)組中后移一個數(shù)取數(shù)。循環(huán)一遍掃 16 幀。可以假想有兩塊 1616 的點陣模塊（共 32 幀）水平平行排列，用一個恰好能罩住 16 列點陣的中空方框去罩這個點陣，第 1（第 1 幀）罩住最左邊數(shù)起第一列開始的 16 列，就掃描顯示這 16 列；第 2 次（第 2 幀）使方框右移一列，罩住做左邊數(shù)起第 2 列開始的 16 列，就掃描顯示這 16 列；……這樣每掃描完一幀使方框右移一列，最后第 16 次（第 16 幀）時，罩住左邊數(shù)起的第 16列開始的 16 列，就掃描顯示這 16 列。如此完成 16 幀畫面的掃描顯示，也就完成了整個一次移動循環(huán)掃描、之后反復(fù)循環(huán)，即可呈現(xiàn)顯示字符沿水平向左移動的圖像，如圖 所示。 圖 方框圖法左右移動示意圖因為是列向組字（列掃描方式，點陣數(shù)據(jù)為行碼，上邊為低位下面為高位） ，希望顯示移動的一個字符，第 1 次掃描從行碼的點陣數(shù)組中取第 1~16 個數(shù)據(jù)，送行碼輸出口，對應(yīng)于這 8 個數(shù)據(jù)，同時用列碼輸出口輸出列碼，分別控制第 1~16 列。掃描完前 16 個數(shù)據(jù)之后，第 2 次掃描從點陣數(shù)組中取第 3~18 個數(shù)據(jù)（第 18 個數(shù)據(jù)與第 1 個數(shù)據(jù)同） ，送行碼輸出口，對應(yīng)于這 16 個數(shù)據(jù)，同時用列碼輸出口輸出列碼，仍分別控制掃第 1~16 列。第 3 次掃描從點陣數(shù)組中取第 5~20 個數(shù)據(jù)（第 20 個數(shù)據(jù)碼與第 2 個數(shù)據(jù)碼相同）掃描……如此實現(xiàn)字符向左移動。以上完成一個圖形移動的方法，也可以看成是移動 16 個不同的字形。如圖 所示，首先掃描第一個字型，同樣是 16 行，16 次掃描，16 次顯示；完成一個字型的掃描以后，再掃描第二個字型；完成第二個字型的掃描之后，再掃描第三個字型……依此類