【文章內(nèi)容簡介】 示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數(shù)量，因此在 LED 顯示技術(shù)中被廣泛使用。 以 88 點陣模塊為例，說明一下其使用方法及控制過程。圖 中，紅色水平線 Y0、 Y1??Y7 叫做行線，接內(nèi)部發(fā)光二極管的陽極，每 一行 8 個 LED 的陽極都接在本行的行線上。相鄰兩行線間絕緣。同樣，藍色豎直線 X0、 X1??X7 叫做列線，接內(nèi)部每列 8個 LED 的陰極，相鄰兩列線間絕緣。 在這種形式的 LED點陣模塊中，若在某行線上施加高電平（用 “1” 表示），在某列線上施加低電平（用 “0” 表示）。則行線和列線的交叉點處的 LED 就會有電流流過而發(fā)光。比如， Y7 為 1， X0 為 0,則右下角的 LED 點亮。再如 Y0為 1， X0到 X7 均為0，則最上面一行 8 個 LED 全點亮。 現(xiàn)描述一下用動態(tài)掃描顯示的方式，顯示字符 “B” 的過程。其過程如圖 5 圖 用動 態(tài)掃描顯示字符 “B” 的過程 第三節(jié) LED 常見的控制方式 目前常見的是并行傳輸方式，通過 8位鎖存器將 8位總線上的列數(shù)據(jù)進行鎖存顯示，各 8位鎖存器的片選信號由譯碼器提供。此種方式的優(yōu)點是傳輸速度快，對微控制器（ MCU）的通信速度要求較低。但是這種方案最大的缺點是不便于隨意擴展顯示單元的數(shù)目。每增加一個 1616 點陣的全角漢字顯示單元，就需要在之前的電路上多增加兩根地址線，這就要求在 PCB 布線的時候要留有充足的地址線冗余量。再一個缺點是，每個單元的 PCB 隨著安放位置的不同，布線結(jié)構(gòu)也不相同，不利于廠家批量生產(chǎn)。 并行傳輸需要的芯片較多，因此市場上已經(jīng)出現(xiàn)用 FPGA,CPLD 等高密度可編程邏輯器件（ PLD）來取代傳統(tǒng)鎖存器 IC 的方案。成本有所下降，但可擴展性仍舊較差。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數(shù)目確定的條屏。 隨著廣告屏顯示內(nèi)容的多媒體化，對控制器傳輸速度，運算能力的要求越來越高。因此控制器的種類也在不斷發(fā)展以適應(yīng)要求，從最初的 8051 單片機，到 PIC 單片機，又到 FPGA，直到現(xiàn)在的 ARM 處理器。不同功能檔次的廣告屏對應(yīng)著不同的處理器。 一．以傳統(tǒng) 8051 單片機為控制器的 LED 顯示屏。因受到單片機運算速度及通信速率的限制， LED 動態(tài)顯示的刷新率不可能做得太高。對顯示效果和移動算法的處理也比較吃力，在實際顯示效果上有比較明顯的閃爍感。除此之外，傳統(tǒng) 8051 單片機的內(nèi)部資源貧乏，僅 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，幾 K 字節(jié)的程序存儲器，無 E2PROM，SPI。這就需要對單片機擴展外設(shè)，無疑增加了硬件成本。因此， 8051 控制的條屏只 6 能用于顯示內(nèi)容及其簡單，不需要經(jīng)常更改顯示內(nèi)容的場合。 二．以 PIC 單片機為控制器的 LED 顯示屏。因 PIC 單片機是 RISC 架構(gòu)的工業(yè)專用單片機，處理指令的速度有所增加，抗干擾能力優(yōu)秀，型號種類繁多。作 為條屏的控制器，可以明顯的改善顯示效果，同時 PIC 單片機內(nèi)部的資源較豐富，可節(jié)省外部電路設(shè)計難度，同時降低了硬件成本。因此，以 PIC 單片機為控制器的條屏目前仍是單色條屏市場的主流。 三．以 FPGA（復(fù)雜可編程邏輯門陣列）為控制器的 LED 顯示屏。 FPGA 以高速、并行著稱。是近年來新興的可編程邏輯器件。用他作為 LED 顯示屏的控制器，能夠高速的處理色階 PWM信號、高速的完成動態(tài)掃描邏輯、高速的完成字符移動算法。因此被運用于雙基色、三基色的顯示系統(tǒng)。但是其成本較高，開發(fā)難度較大。 四．以 ARM（ 32 位 RISC 架構(gòu)高 性能微處理器）為控制器的 LED 顯示屏。 ARM 有著極高的指令效率，極高的時鐘頻率。因此其運算能力非常強大，內(nèi)部資源也十分豐富，極大的簡化了硬件設(shè)計的難度，縮短了開發(fā)周期。在條屏的運用中，能用 ARM來實現(xiàn)花樣繁多的顯示方式，以及高色階，多像素的全彩屏驅(qū)動。 ARM 與 FPGA 的組合更是功能強大，除了海量存儲技術(shù)，無線更新技術(shù)外，還能實時地顯示視頻信號。因此，以 ARM為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。 7 第三章 硬件電路設(shè)計 第一節(jié) 系統(tǒng)硬件概述 整個電路由單片機 89C51， 16 個 9015 三極管 4 個 16 16 的 LED。 該電路所設(shè)計的電子屏可 滾動 顯示 多 個漢字。 AT89C51是一種帶 4KB可編程可擦除 只讀存儲器 的低電壓，高性能微處理器，俗稱單 片機 。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 引腳即外觀如圖 所示。 圖 AT89C51的管腳圖 LED,50 年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。 LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的 8 基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧7樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以 LED 的抗震性能好該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機取出第一行需要顯示的 內(nèi)容 經(jīng)延時一段時間后再進行下一行點陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意 的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實現(xiàn)漢字或字符的顯示。 第二節(jié) 1616LED 點陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 以 UCDOS 中文宋體字庫為例，每一個字由 16 行 16列的點陣組成顯示。即國家標(biāo)準(zhǔn)漢字庫中的每一個字均由 256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。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。這里我們以“?！弊终f明，如圖 。 圖 16*16LED漢字顯示 用 8 位的 AT89C51 單片機控制，由于單片機的總線為 8位，一個字需要拆分為 2個部分。一般把它拆分為上部和下部，上部由 8 16 點陣組成，下部也由 8 16 點陣組成。在本例中單片機首先顯示的是左上角的第一列的上半部分，即第 0 列的 — 口。方向為 到 ,顯示漢字“?！睍r , 點亮。 P1 口由上往下排列 , 9 為 滅， 滅 , 滅 , 亮 , 滅 , 亮 , 滅 , 滅。即二進制 00010000，轉(zhuǎn)換為 16 進制為 10h。 我們用 8421 法來計算“?！弊值淖笊习氩糠值狞c陣數(shù)據(jù)，使用縱向取模。從上到下黑方塊用“ 1”表示，白方塊用“ 0”表示，則： 第 1 列 00010000 （ 8*0+4*0+2*0+1*1） （ 8*0+4*0+2*0+1*0） =10h 第 2 列 00010000 （ 8*0+4*0+2*0+1*1） （ 8*0+4*0+2*0+1*0） =10h 第 3 列 10010001 （ 8*1+4*0+2*0+1*1） （ 8*0+4*0+2*0+1*1） =91h） 第 4 列 01110011 （ 8*0+4*1+2*1+1*1） （ 8*0+4*0+2*1+1*1） =73h 第 5 列 00010101 （ 8*0+4*0+2*0+1*1） （ 8*0+4*1+2*0+1*1） =15h） 第 6 列 00011000 （ 8*0+4*0+2*0+1*1） （ 8*1+4*0+2*0+1*0） =18h 第 7 列 00000000 （ 8*0+4*0+2*0+1*0） （ 8*0+4*0+2*0+1*0） =00h 第 8 列 01111111 （ 8*0+4*1+2*1+1*1） （ 8*1+4*1+2*1+1*1） =7Fh 上半部第一列完成后，繼續(xù)掃描下半部的第一列，為了接線的方便，我們?nèi)栽O(shè)計成由上往下掃描，即從 向 方向掃描，從上圖可以看到，這一列 亮，即為 01000000， 16 進制則為 40h。 然后單片機轉(zhuǎn)向上半部第二列，為 點亮，依照這個方法，繼續(xù)進行下面的掃描，一共掃描 32 個 8 位，可以得出漢字“?！钡膾呙璐a為： 10h 10h 91h 73h 15h 18h 00h 7Fh 41h 41