【導(dǎo)讀】視頻技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。它的發(fā)光部分由LED拼裝組成的，其優(yōu)點(diǎn)是耗電量少、亮度高、工作電壓低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定。顯示屏面積可以根據(jù)需要，由。單元模塊任意拼裝，響應(yīng)速度快。LED顯示屏的出現(xiàn)彌補(bǔ)了以往磁翻板，霓虹燈信息。媒體效果，成為信息傳播的劃時(shí)代產(chǎn)品。在鐵路民航、體育場(chǎng)館、會(huì)議廳、高速公路、廣場(chǎng)、大型商場(chǎng)、證券市場(chǎng)以及多種監(jiān)控調(diào)度中得到了廣泛的應(yīng)用。控制系統(tǒng)的軟硬件的優(yōu)化，降低成本，實(shí)現(xiàn)較高的性價(jià)比。采用特殊算法提高LED的刷新速度，實(shí)現(xiàn)無抖動(dòng)顯示；在不影響性能的情況下，采用廉價(jià)器件設(shè)計(jì)控制卡，降低LED顯示屏的成本。應(yīng)完成不少于一萬英文字符的翻譯及將畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的中文摘要翻譯成英文。萬8千個(gè)漢字）和電子文檔。本控制卡可使數(shù)據(jù)輸出速度增快4倍，可以達(dá)到彩屏顯示的要求。卡，系統(tǒng)性提出了加快LED顯示速度的解決方案。在LED控制卡的設(shè)計(jì)上，利用單片機(jī)讀信號(hào)，將存

　　

【正文】 樹脂封裝而成。當(dāng) PN 結(jié)加上正向電壓時(shí)，結(jié)區(qū)勢(shì)壘降低， P 區(qū)的空穴載流子 p 向 N 區(qū)擴(kuò)散， N 區(qū)的電子 n 向 P 區(qū)擴(kuò)散， p 與 n 在 PN 結(jié)區(qū)相遇復(fù)合釋放能量而發(fā)光。制作 LED 的材料主要有 GaAs,GaN 和 ZnSe,間接帶材料 GaP 以及利用窄禁帶的直接帶材料 GaAs 與寬禁帶的間接帶材料 GaP 生的混晶 GaAs1xP x . 當(dāng)某種材料具有不同參雜時(shí)可發(fā)出不同第 11 頁 顏色的光。如 GaP 摻 Zn 與氧時(shí)可發(fā)出紅光，而 GaP 摻 Zn 與氮時(shí)則發(fā)出綠光。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ D O C U M E N T S A N D S E T T I N G S \ A D M I N I S T R A T O R \ 桌面 \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n 2 . d d bD r a w n B y :NP電極電極 圖 21 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖 LED 特性參數(shù) （一） LED 的效率主要有功率效率，光學(xué)效率和流明效率： 1. 功率效率：即將輸入的電功率轉(zhuǎn)化成輻射功率的效率。 2. 光學(xué)效率：即外量子效率與內(nèi)量子效率的比。 3. 流明效率：用于顯示的 LED 時(shí)，即人眼衡量的效率，表示消耗單位電功率所得的光通量 （二 ） 發(fā)光 光譜 ：是指發(fā)光的相對(duì)強(qiáng)度（或能量）隨波長(zhǎng)（或頻率）變化的分布曲線。它直接決定發(fā)光二極管的發(fā)光顏色，并影響它的流明效率。發(fā)射光譜的形成是有材料的種類、性質(zhì)以及發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)決定的，而與器件的幾何形狀和封裝方式無關(guān)。描述光譜分布的兩個(gè)主要參數(shù)峰值波長(zhǎng)和半強(qiáng)度寬度。 （三）付安特性 ：它與普通二極管的伏安特性大致相同，電壓小于開啟點(diǎn)的電壓值時(shí)無電流，電壓一超過開啟點(diǎn)就顯示歐姆導(dǎo)通特性。 （四）發(fā)光強(qiáng)度與電流的關(guān)系 ：發(fā)光強(qiáng)度是單位面積發(fā)光強(qiáng)度的量度，在輻射發(fā)光在 P 區(qū)下，發(fā)光強(qiáng)度與電子擴(kuò)散電流成正比。 （五）響應(yīng)時(shí)間 ：在快速顯示時(shí)，標(biāo)志器件對(duì)信息反應(yīng)速度的物理量叫響應(yīng)時(shí)間。既指器件啟亮與熄滅時(shí)間的延遲。二極管的啟亮?xí)r間隨電流的增加而近似呈指數(shù)衰減。 （六） 壽命 ：發(fā)光二極管的壽命定義為亮度降低到原有亮度一半時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。 LED 的壽命一般很長(zhǎng)，在電流密度小于 1A/cm2 時(shí)，一般可達(dá)到 1000000h。隨著工作時(shí)間的加長(zhǎng)，亮度下降的現(xiàn)象叫老化。老化的快慢與工作的電流密度有關(guān)。隨著電流密度的加大，老化變快，壽命變短。 第 12 頁 LED 的應(yīng)用原理 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越需要能顯示較大信息量的顯示器和全標(biāo)度圖表顯示。 LED 的優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格低，壽命長(zhǎng)，對(duì)電壓電流的要求底及顯示信息大。 LED 是近似與恒壓的元件，導(dǎo)電時(shí)的正向壓降一般約為 或 左右，反向擊穿電壓一般大于等于 5V。工作電流通常在 10—20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。發(fā)光強(qiáng)度基本上與正向電流成正比。發(fā)光效率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用黃色或綠色。 多個(gè) LED 可接成共陽極或共陰極形式，如下圖 22 所示 LED 共陽極聯(lián)接，通過驅(qū)動(dòng)器接到系統(tǒng)的并行輸出口上，由 CPU輸出適當(dāng)?shù)拇a來點(diǎn)亮或熄滅相應(yīng)的 LED。 . 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ D O C U M E N T S A N D S E T T I N G S \ A D M I N I S T R A T O R \ 桌面 \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y : +5 圖 22 共陽極連接 LED 的驅(qū)動(dòng)方式 1． 串行控制驅(qū)動(dòng)方式 所謂串行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過串行方式送入點(diǎn) (列 ) 驅(qū)動(dòng)電路。其特點(diǎn)是單元內(nèi)的線路連接簡(jiǎn)單 ,這給印刷電路板的設(shè)計(jì)帶來了方便。同時(shí)也減少了印刷電路板的布線密度 ,從而為生產(chǎn)和調(diào)試帶來了有利的一面。當(dāng)然 ,單元的可靠性也相應(yīng)的提高了。串行控制驅(qū)動(dòng)方式可選用的芯片有 : MC40974LS59 74HC59 6B59 9094 等等。其中 MC409 74HC595 均為 CMOS 芯片 ,應(yīng)與功率芯片結(jié)合使用 。 例如使用 2803 驅(qū)動(dòng)芯片。建議采用 6B595 或 9094 (74LS595也可用 ) ,因?yàn)檫@幾種芯片都具有一定的驅(qū)動(dòng)能力可直接驅(qū)動(dòng) LED 發(fā)光管而無須另外添加驅(qū)動(dòng)芯片。同時(shí) ,串行移位并行功率輸出的芯片 (6B59 9094) 自身具有級(jí)聯(lián)功能 ,為單元的級(jí)聯(lián)提供了支持。關(guān)于行的控制和驅(qū)動(dòng)是相對(duì)容易的 ,因?yàn)樾械墓ぷ鞣绞绞欠謺r(shí)順序工作的。由于行的組成是幾個(gè)模塊并聯(lián)形成的 ,因此驅(qū)動(dòng)的功率要求是比較大的。行的驅(qū)動(dòng)一般是采用 PNP(用于共陽方式 ) 功率三極管 ,行的邏輯控制可選用三— 八譯碼方式和直接行線控制方式。譯碼方式是應(yīng)用三條行控制線控制一個(gè)三 — 八譯碼器 (如 74LS138 等 ) ,八選一順序控制八條行線。直接行線控制方式是比較簡(jiǎn)單的 ,這里就不贅述了。在應(yīng)用串行控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí) ,盡管串行移位芯片具有級(jí)聯(lián)功能 ,但設(shè)計(jì)時(shí)要考慮時(shí)鐘信號(hào)、 STR 信號(hào)、行控制信號(hào)的級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)問題。另外為提高單元的多級(jí)級(jí)聯(lián)的數(shù)量 ,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到每個(gè)信號(hào)的傳輸延遲 ,以保證控制時(shí)序的正確運(yùn)行。 第 13 頁 2． 并行控制驅(qū)動(dòng)方式 并行控制驅(qū)動(dòng)方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行 (8 位 ) 方式送入點(diǎn) (列 ) 驅(qū)動(dòng)電路。每送入一個(gè)字節(jié)就完成了一個(gè)模塊的一個(gè)行的數(shù)據(jù)置入 ,其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的刷新速度塊 ,這就減輕了上一級(jí)控制系統(tǒng) 的壓力。在同樣的數(shù)據(jù)處理量的前提下 ,對(duì)處理速度要求的降低 ,就意味著對(duì)系統(tǒng)投入的降低。同時(shí)處理速度的降低也相應(yīng)地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在并行控制驅(qū)動(dòng)方式下 ,我們可以選用 74LS374 這樣一類鎖存芯片 ,采用首尾相連的方式將控制、驅(qū)動(dòng)一并形成。也可以將這一方式稱其為并行移位鎖存方式。這一設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)線路簡(jiǎn)潔 ,控制方便快速。系統(tǒng)的整體投入成本比較低 ,這一設(shè)計(jì)方案將大大地提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。關(guān)于在并行控制驅(qū)動(dòng)方式下的行控制驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)可參照串行控制驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)。并行控制驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)是 :由于數(shù)據(jù)是并行輸入的 ,這 就使得單元內(nèi)的線路連接復(fù)雜。由此增加了單元的印刷線路板的設(shè)計(jì)難度。同時(shí)提高了印刷線路板的密度 ,對(duì)生產(chǎn)加工和調(diào)試提出了較高的要求。但設(shè)計(jì)難度的加大僅僅是一次性的 ,而生產(chǎn)和調(diào)試的難度是可以提高生產(chǎn)的手段和使用先進(jìn)的儀器設(shè)備加以克服的。由于并行控制驅(qū)動(dòng)方式的自身特點(diǎn) ,使得單元的級(jí)聯(lián)不成問題。只要設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)控制信號(hào)的級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)加以注意就可以了。并行控制驅(qū)動(dòng)方案中也可采用總線式結(jié)構(gòu) ,即選用的八位鎖存器不是首尾級(jí)聯(lián)方式而是共用總線方式。但這種方式將增加控制邏輯的投入 ,也就是說每個(gè)鎖存器都要有一個(gè)獨(dú)立的鎖存控制時(shí)鐘。因此 ,這 一方式一般不采用。 3． 高度集成專用芯片的應(yīng)用 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展 ,以及大型電子顯示屏應(yīng)用的日益廣泛 ,一種高度集成的 LED 顯示屏控制驅(qū)動(dòng)專用芯片出現(xiàn)了 ,例如 :ZQL9701 芯片。 ZQL9701 芯片是集行控制、列控制和一些外圍驅(qū)動(dòng)電路于一身的高度集成控制驅(qū)動(dòng)芯片。采用 ZQL9701 芯片將會(huì)使單元的控制、驅(qū)動(dòng)更為簡(jiǎn)單 ,高度的集成化也使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更為可靠。另外 ,ZQL9701 芯片在單元的級(jí)聯(lián)方面也提供了充分的支持。采用 ZQL9701 芯片將使系統(tǒng)的顯示灰度達(dá)到 256 級(jí)。采用 ZQL9701 芯片設(shè)計(jì)顯示單元時(shí) ,由于 ZQL9701 芯片是表面封裝器件 ,這就需要用專用的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。這對(duì)一般的生產(chǎn)單位是要考慮的問題?？傊?,采用專用芯片設(shè)計(jì)的顯示單元的性能得到極大的提高。但系統(tǒng)的成本也要提高 ,在應(yīng)用中要給予重視。 在本設(shè)計(jì)中，采用的是串行控制驅(qū)動(dòng)方式。 七段 LED 顯示器 最常用的一種顯示器是由七段條形的 LED 組成，如下圖 23 所示。點(diǎn)亮適當(dāng)?shù)淖侄危涂梢燥@示出不同的數(shù)字。此外不少七段顯示器在下角帶有一個(gè)圓形的 LED作小數(shù)點(diǎn)用，這樣一共有八段，恰好適用于 8 位的并行系統(tǒng)。 第 14 頁 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 1 J u n 2 0 0 5 S h e e t o f F i l e : C : \ D O C U M E N T S A N D S E T T I N G S \ A D M I N I S T R A T O R \ 桌面 \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n 3 . d d bD r a w n B y : abcdefg V C CabfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdp ( a ) ( b ) ( c )abcdefg 圖 23 七段 LED 顯示 圖 23（ a）為共陰極接法，公共陰極接地，當(dāng)各段陽極上的電平為“ 1”時(shí)，該段點(diǎn)亮，電平為“ 0”時(shí)，該段就熄滅。圖 23(b)為共陽極接法，公共陽極接 +5V 電源，當(dāng)各段陰極上的電平為“ 0”時(shí)，該段就點(diǎn)亮，電平為“ 1”時(shí)，該段就熄滅。圖中 R 是限流電阻。圖 23(c)為七段 LED 內(nèi)段的排列。為了在七段 LED 上顯示不同的數(shù)字或字符，首先要把數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼（又稱字形碼），由于電路接法不同，七段 LED 顯示器形成的段碼也不相同。 8*8 點(diǎn)陣式 LED 原理 本設(shè)計(jì)原理基于 8*8 的點(diǎn)陣式彩色 LED 顯示原理， (如圖 24)現(xiàn)在介紹一下 8*8點(diǎn)陣式 LED 顯示原理。 由暫存器、譯碼器和 8*8 的點(diǎn)陣式 LED 組成，有 64 個(gè)單色的二極管形成 64 個(gè)像素，（當(dāng)然每點(diǎn)可以有兩個(gè)二極管顯示兩種顏色組成彩色的 LED 顯示器）要顯示的字符的編碼通過單片機(jī)放在暫存器里，暫存器的輸出端 R0R7 送到顯示器的 8 行，A8， A9， A10 接到 38 譯碼器，譯碼器的 C0C7 接到顯示器的 8 列，當(dāng)?shù)?i 行第 j列線電位有效（ Ri,Cj）時(shí)， i 行 j 列交點(diǎn)處的 LED 就被點(diǎn)亮。圖 中顯示的 5 為例，圖中采用一個(gè) 8 分頻的記數(shù)器對(duì)時(shí)鐘記數(shù)，每當(dāng)記數(shù)器從 0 到 7 時(shí)。 譯碼器對(duì)應(yīng)的輸出 C0C7 依次有效，于是點(diǎn)陣 LED 在時(shí)鐘控制下步進(jìn)掃描，在掃描的時(shí)，暫存器執(zhí)行一次讀操作，把該列對(duì)應(yīng)的行碼加致點(diǎn)陣 LED 的行線上。首先從暫存器 R0R7 依次輸出為 11110001，譯碼器在掃描，就可在點(diǎn)陣式 LED 顯示 5，由此可以看出，有要顯示的字符換成 LED 點(diǎn)陣所需要行、列信息，是在譯碼器、暫存器和記數(shù)器的正確配合下自動(dòng)完成的。 第 15 頁 圖 24 8*8 點(diǎn)陣式 LED 圖 25 是直徑 5mm 的 8*8 點(diǎn)陣模塊。我們顯示的大屏就是由 36 個(gè)這樣的 8*8 點(diǎn)陣模塊組成的。 圖 25 直徑 5mm 的 8*8 點(diǎn)陣模塊 標(biāo)準(zhǔn)雙基色 LED顯示屏幕單元板工作原理 LED 顯示屏由于具有 耗電少 、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)， 已經(jīng)成為新一代的信息傳播媒體 工具。 LED 與 LCD 相比較最突出的特點(diǎn)是亮度高、成本低且屏幕尺寸可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況用標(biāo)準(zhǔn) LED 單元板拼制。 第 16 頁 標(biāo)準(zhǔn)雙色 LED 單元板的硬件組成及工作原理： 顯 示 點(diǎn) 陣 ( 下 半 屏 )6 4 ╳ 1 6 點(diǎn) 陣顯 示 點(diǎn) 陣 ( 上 半 屏 )6 4 ╳ 1 6 點(diǎn) 陣L 0L 1L 1 5L 0L 15 9 5 U 7 5 9 5 U 05 9 5 U 1R 1G 15 9 5 U 1 5 5 9 5 U 85 9 5 U 95 9 5 U 2 3 5 9 5 U 1 65 9 5 U 1 7R 2G 25 9 5 U 3 1 5 9 5 U 2 45 9 5 U 2 5選