【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 551 8*8 64 紅 全彩色 140 25 500 1。 9 160 628 綠 120 30 500 3。 8 180 468 藍(lán) 220 50 500 1。 9 110 550 通過上表 1 可知 ,彩色 LED 點(diǎn)陣顯示器以三變色發(fā)光二 級(jí)管作為彩色像素 ,可發(fā)出紅、綠、橙（復(fù)合光）三種顏色，像素密度相當(dāng)于單色點(diǎn)陣的 3倍，能獲得近似的彩色效果，如果構(gòu)成彩色智能顯示屏。典型 BFJ— OR/G 型每條行線和各條列線之間，分別接一只紅色、綠色發(fā)光二級(jí)管。 發(fā)光二極管的檢測(cè) 一、 普通發(fā)光二極管的檢測(cè) .用萬用表檢測(cè)。利用具有 10kΩ擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時(shí)，二極管正向電阻阻值為幾十至 200kΩ,反向電阻的值為 ∝ 。如果正向電阻值為 0 或?yàn)?∞，反向電阻值很小或?yàn)?0，則易損壞。這種檢測(cè)方法，不能實(shí)地看到發(fā)光管的發(fā)光情 況，因?yàn)?10kΩ擋不能向 LED 提供較大正向電流。 如果有兩塊指針萬用表（最好同型號(hào)）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬用表的 “+”接線柱與另一塊表的 “”接線柱連接。余下的 “”筆接被測(cè)發(fā)光管的正極（ P 區(qū)），余下的 “+”筆接被測(cè)發(fā)光管的負(fù)極（ N 區(qū)）。兩塊萬用表均置 10Ω 擋。正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至 1Ω若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開始測(cè)量就將兩塊萬用表置于 1Ω，以免電流過大，損 壞發(fā)光二極管。 .外接電源測(cè)量。用 3V穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 9 字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按圖 10 所示連接電路即可。如果測(cè)得 VF 在 ～ 3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正常。如果測(cè)得 VF=0 或 VF≌ 3V，且不發(fā)光，說明發(fā)光管已壞。 二、 紅外發(fā)光二極管的檢測(cè) 由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射 1～ 3μm的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù) mW，不同型號(hào)的紅外 LED 發(fā)光強(qiáng)度角分布也不相同。紅外 LED 的正向壓降一般為 ～ 。正 是由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光 LED 的檢測(cè)法只能判定其 PN 結(jié)正、反向電學(xué)特性是否正常，而無法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準(zhǔn)備一只光敏器件（如2CR、 2DR 型硅光電池）作接收器。用萬用表測(cè)光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外 LED 加上適當(dāng)正向電流后是否發(fā)射紅外光。 LED 顯示屏相關(guān)技術(shù) 一、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(dòng)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)選擇 LED或者顯示模塊，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)，一般是將亮度比例低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(shí)，調(diào)整另外一種（雙色）或兩種（全彩）。顯示屏幕是雙色時(shí)，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，平衡顏色黃色為調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，這樣就要減小整個(gè)顯示屏幕的亮度。顯示屏的顏色調(diào)整至最佳平衡狀態(tài)，則會(huì)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(duì)成本比較高，隨著器件成本的降低，未來會(huì)有比較大的市場(chǎng)潛力。 二、灰度控制技術(shù) LED顯示屏在進(jìn)行圖文顯示時(shí)，對(duì)同一基色采用級(jí)差間隔亮度，實(shí)現(xiàn)顏色的組合，一般可做到 16級(jí)、 64級(jí)、 256級(jí)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(jí)差調(diào)灰技術(shù)，即在低亮度區(qū)級(jí)差小，增加級(jí)數(shù)，逐步到高亮度區(qū)時(shí)增大級(jí)差，形成視覺效果上的“級(jí)差一致性”。目前 LED顯示屏灰度控制一東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 10 般都在 256級(jí)，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(shí)際上、受數(shù)據(jù)、圖像的信號(hào)源的制約，單純追求大數(shù)量級(jí)的灰度控制，在使用中的實(shí)際價(jià)值是值得商討的。 三、驅(qū)動(dòng)電路 LED正向?qū)妷旱牡湫椭?~，驅(qū)動(dòng)電流為 20mA。如果只是用一個(gè)固定的正向電壓驅(qū)動(dòng) LED，可能會(huì)產(chǎn)生變化范圍較大的正向電流，例如用 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(dòng) 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(shí)所允許的額定電流會(huì)降低，例如，當(dāng)溫度達(dá)到 50℃時(shí)電流需限制在 20mA以內(nèi)。 在實(shí)際運(yùn)用中，負(fù)載常采用通過串并聯(lián)形成的 LED陣列，這會(huì)使輸出電流隨輸入電壓和環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著，并且陣列形式或 LED個(gè)數(shù)變化，限流電阻也應(yīng)該相應(yīng)變化。 LED顯示屏廣泛使用的驅(qū)動(dòng)電路是基于通用型集成電路來設(shè)計(jì)的，原理比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，產(chǎn)品的技術(shù)開放性比較強(qiáng)。通用 IC設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路。近年恒流驅(qū)動(dòng) IC 的發(fā)展較快并受到重視和廣泛應(yīng)用。恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)根據(jù) LED器件的發(fā)光與驅(qū)動(dòng)電流高度相關(guān)的特點(diǎn)，大大提高了 LED顯示的均勻性，同時(shí)，減少了顯示驅(qū)動(dòng)電路的阻容元件，降低了故障點(diǎn)，使 LED顯示屏更可靠、亮麗。 LED顯示屏專用的 IC一直受到關(guān)注。一些 IC制造商相繼推出一些用于 LED顯示的專用 IC驅(qū)動(dòng)芯片，如 TI公司推出的 LED Driver 等，這類芯片對(duì)原來通用驅(qū)動(dòng)IC的集成度進(jìn)行了提高，使顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷方 便，功能上也有所提高，經(jīng)過研制開發(fā)設(shè)計(jì)適合發(fā)展需要的大規(guī)?；虺笠?guī)模專用 LED驅(qū)動(dòng)電路，這類專用 IC相對(duì)復(fù)雜，功能較強(qiáng)。 LED專用驅(qū)動(dòng) IC簡(jiǎn)化了顯示屏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，在一定程度上增強(qiáng)了顯示屏的功能，提高了整體的穩(wěn)定性，具有積極的意義。 屏體部分結(jié)構(gòu)與功能 屏體部分主要是 LED 和行列驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。不論是圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個(gè)點(diǎn)所在的位置相對(duì)應(yīng)的 LED 器件發(fā)光。根據(jù)屏幕所需的平面面積大小，選擇一定數(shù)量的 LED。像數(shù)碼管一類的 LED 顯示器件只在需要發(fā)光的七段位置上布置 LED 器件，其它位置都是空白的，因此相對(duì)價(jià)格比較便宜。但是，由于數(shù)碼管顯示的信息有限，只有 09（或再擴(kuò)展到 A F）幾個(gè)字符，這些字符的變化是靠組合 7段 LED 的發(fā)光與否實(shí)現(xiàn)的。由于段數(shù)不多，組東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 11 合形成的字符也不多。 而用點(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，每個(gè) LED 發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的一位，通過對(duì)點(diǎn)陣上全部的 LED 進(jìn)行控制，在需要該 LED 器件發(fā)光時(shí)數(shù)據(jù)中相應(yīng)的 1，否則填 0，這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點(diǎn)填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成 一個(gè)顯示數(shù)據(jù)文件，得到滿意的顯示效果。 由于文字的顯示點(diǎn)陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計(jì)算機(jī)通用的字庫字模，如漢字的宋體、楷體和黑體等多種可供選擇的方案；其大小也可以有 16*124*2 32*3 48*48 等不同規(guī)格 。圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色和多色幾種。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境采用的是雙色 LED 屏，具體設(shè)計(jì)方案將在后面加以敘述。對(duì)于雙色圖文屏和多色圖文屏來說，在 LED 點(diǎn)陣的每一個(gè)“點(diǎn)”上布置兩個(gè)或多個(gè)不同顏色的 LED 發(fā)光器件，對(duì)應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時(shí)候，各個(gè)顏色的顯示點(diǎn)陣是 分開控制的。事先設(shè)計(jì)好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時(shí)分別送到各自的顯示點(diǎn)陣，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同 [3]。 在顯示效果方面，完全可以通過掃描驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)可以感知的靜止不動(dòng)的效果 靜態(tài)顯示模式；通過隨時(shí)間變化不斷控制刷新顯示數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)態(tài)顯示模式，如閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等，但這里對(duì)顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行的刷新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。 下圖做示的為 LED 共陰極的內(nèi)部電路，圖中 為綠色發(fā)光二極管，為紅色發(fā)光二極管。兩種二極管封 裝在一起，通過對(duì)選通信號(hào)的選擇控制來控制二極管的亮滅。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 12 271916133691224 23 21 20 18 17 15 14 1 2 4 5 7 8 10 11 圖 1 LED 共陰極的內(nèi)部電路 控制器結(jié)構(gòu)與功能 由 M 行 N 列組成的 M*N 圖文顯示屏其 LED 發(fā)光器件數(shù)量相當(dāng)大，不宜使用靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路，而采用多行的同名列共用一套列驅(qū)動(dòng)器?？刂齐娐坟?fù)責(zé)有序的選通各行，在選通每一行之前還要把該行各列的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。這一行上的 LED發(fā)光器件就可以根據(jù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。這種時(shí)序控制電路，可以由布線邏輯完成，但考慮顯示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和設(shè)計(jì)的靈活性及通用性，一般都采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 13 圖 2單片機(jī)功能框圖 點(diǎn)陣 LED 顯示器的組成原理及控制方式 字點(diǎn)陣顯示原理 利用 16179。 16點(diǎn)陣可以顯示 8912 個(gè)國(guó)標(biāo)一、二級(jí)漢字、西文、數(shù)字和字符，常見的漢字均可用 32 個(gè)字節(jié)點(diǎn)陣的 16進(jìn)制碼表示。若把圖全部摸黑，上述 16組 編碼均可改成 F，就以全亮方式顯示，由此可檢查屏幕上所有 LED 的質(zhì)量好壞。 我們以 UCDOS 中文宋體字庫為例，每一個(gè)字由 16行 16 列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫中的每一個(gè)字均由 256 點(diǎn)陣來表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)象素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅 圖像。事實(shí)上這個(gè)漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在 256 象素范圍內(nèi)的任何圖形。如查用 8位的 AT89C52 單片機(jī)控制，由于單片機(jī)的總線為 8位，一個(gè)字需要拆分為 2 個(gè)部分，如圖 3所示。 圖 為了弄清楚漢字的點(diǎn)陣組成規(guī)律，首先通過列掃描方法獲取漢字的代碼。漢單片機(jī)系統(tǒng) 行掃描電路及控制 列掃描電路及控制 行驅(qū)動(dòng) 列驅(qū)動(dòng) 16*16 點(diǎn)陣 接口 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 14 字可拆分為上部和下部，上部由 8179。 16 點(diǎn)陣 組成，下部也由 8179。 16 點(diǎn)陣組成。本例通過列掃描方法首先顯示左上角的第一列的上半部分，即第 0 列的 P00～ P07口，方向?yàn)?P00 到 P07，顯示漢字“大”時(shí)， P05 點(diǎn)亮，由上往下排列，為： 滅， 滅， 滅 滅， 滅， 亮， 滅， 滅。即二進(jìn)制00000100，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制為 04h。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(jì)成由上往下掃描，即從 P27 向 P20 方向掃描，從圖 3可以看到，這一列全部為不亮，即為 00000000，十六進(jìn)制則為 00h。依照這個(gè)方法轉(zhuǎn)向第二列、第三列，?，直至第十六列的掃描，一共掃描 32個(gè) 8位，可以得出漢字“大”的掃描代碼為： 04H,00H,04H,02H,04H， 02H,04H,04H 04H,08H,04H,30H,05H,0C0H,0FEH,00H 05H,80H,04H,60H,04H,10H,04H,08H 04H,04H,0CH,06H,04H,04H,00H,00H 由這個(gè)原理可以看出，無論顯示何種字體或圖像，都可以用這個(gè)方法來分析出他的掃描代碼從而顯示在屏幕上。 上述方法雖然能夠讓我們弄清楚漢字點(diǎn)陣 代碼的獲取過程，但是依靠人工方法獲取漢字代碼是一件非常繁瑣的事情。為此，我們經(jīng)常采用字庫軟件查找字符代碼，軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到程序中即可，如圖 4所示。 圖 可見，漢字點(diǎn)陣顯示一般有點(diǎn)掃描、行掃描和列掃描 3種。為了符合 視覺暫留要求，點(diǎn)掃描方法的掃描頻率必須大于 16179。 64=1024Hz，周期小于 1ms即可。行掃描和列掃描方法的掃描頻率必須大于 16179。 8=128Hz，周期小于 ms 即可，但是一次驅(qū)動(dòng)一列或一行 (8 顆 LED)時(shí)需外加驅(qū)動(dòng)電路提高電流，否則 LED 亮度東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 顯示屏工作原理 15