【導讀】視頻技術為一體的高科技產品。它的發(fā)光部分由LED拼裝組成的，其優(yōu)點是耗電量少、亮度高、工作電壓低、驅動簡單、壽命長、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，響應速度快。LED顯示屏的出現(xiàn)彌補了以往磁翻板，霓虹燈信息。媒體效果，成為信息傳播的劃時代產品。在鐵路民航、體育場館、會議廳、高速公路、廣場、大型商場、證券市場以及多種監(jiān)控調度中得到了廣泛的應用?？刂葡到y(tǒng)的軟硬件的優(yōu)化，降低成本，實現(xiàn)較高的性價比。采用特殊算法提高LED的刷新速度，實現(xiàn)無抖動顯示；在不影響性能的情況下，采用廉價器件設計控制卡，降低LED顯示屏的成本。應完成不少于一萬英文字符的翻譯及將畢業(yè)設計(論文)的中文摘要翻譯成英文。萬8千個漢字）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控制卡的設計上，利用單片機讀信號，將存

　　

【正文】 樹脂封裝而成。當 PN 結加上正向電壓時，結區(qū)勢壘降低， P 區(qū)的空穴載流子 p 向 N 區(qū)擴散， N 區(qū)的電子 n 向 P 區(qū)擴散， p 與 n 在 PN 結區(qū)相遇復合釋放能量而發(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 . 當某種材料具有不同參雜時可發(fā)出不同第 11 頁 顏色的光。如 GaP 摻 Zn 與氧時可發(fā)出紅光，而 GaP 摻 Zn 與氮時則發(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)光二極管結構示意圖 LED 特性參數(shù) （一） LED 的效率主要有功率效率，光學效率和流明效率： 1. 功率效率：即將輸入的電功率轉化成輻射功率的效率。 2. 光學效率：即外量子效率與內量子效率的比。 3. 流明效率：用于顯示的 LED 時，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)光的相對強度（或能量）隨波長（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、性質以及發(fā)光中心的結構決定的，而與器件的幾何形狀和封裝方式無關。描述光譜分布的兩個主要參數(shù)峰值波長和半強度寬度。 （三）付安特性 ：它與普通二極管的伏安特性大致相同，電壓小于開啟點的電壓值時無電流，電壓一超過開啟點就顯示歐姆導通特性。 （四）發(fā)光強度與電流的關系 ：發(fā)光強度是單位面積發(fā)光強度的量度，在輻射發(fā)光在 P 區(qū)下，發(fā)光強度與電子擴散電流成正比。 （五）響應時間 ：在快速顯示時，標志器件對信息反應速度的物理量叫響應時間。既指器件啟亮與熄滅時間的延遲。二極管的啟亮時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所經歷的時間。 LED 的壽命一般很長，在電流密度小于 1A/cm2 時，一般可達到 1000000h。隨著工作時間的加長，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。隨著電流密度的加大，老化變快，壽命變短。 第 12 頁 LED 的應用原理 隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越需要能顯示較大信息量的顯示器和全標度圖表顯示。 LED 的優(yōu)點就是價格低，壽命長，對電壓電流的要求底及顯示信息大。 LED 是近似與恒壓的元件，導電時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?shù)南蘖麟娮?。發(fā)光強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 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，通過驅動器接到系統(tǒng)的并行輸出口上，由 CPU輸出適當?shù)拇a來點亮或熄滅相應的 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 的驅動方式 1． 串行控制驅動方式 所謂串行控制驅動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過串行方式送入點 (列 ) 驅動電路。其特點是單元內的線路連接簡單 ,這給印刷電路板的設計帶來了方便。同時也減少了印刷電路板的布線密度 ,從而為生產和調試帶來了有利的一面。當然 ,單元的可靠性也相應的提高了。串行控制驅動方式可選用的芯片有 : MC40974LS59 74HC59 6B59 9094 等等。其中 MC409 74HC595 均為 CMOS 芯片 ,應與功率芯片結合使用 。 例如使用 2803 驅動芯片。建議采用 6B595 或 9094 (74LS595也可用 ) ,因為這幾種芯片都具有一定的驅動能力可直接驅動 LED 發(fā)光管而無須另外添加驅動芯片。同時 ,串行移位并行功率輸出的芯片 (6B59 9094) 自身具有級聯(lián)功能 ,為單元的級聯(lián)提供了支持。關于行的控制和驅動是相對容易的 ,因為行的工作方式是分時順序工作的。由于行的組成是幾個模塊并聯(lián)形成的 ,因此驅動的功率要求是比較大的。行的驅動一般是采用 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。譯碼方式是應用三條行控制線控制一個三 — 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單的 ,這里就不贅述了。在應用串行控制驅動系統(tǒng)時 ,盡管串行移位芯片具有級聯(lián)功能 ,但設計時要考慮時鐘信號、 STR 信號、行控制信號的級聯(lián)驅動問題。另外為提高單元的多級級聯(lián)的數(shù)量 ,設計時要考慮到每個信號的傳輸延遲 ,以保證控制時序的正確運行。 第 13 頁 2． 并行控制驅動方式 并行控制驅動方式就是顯示的數(shù)據(jù)是通過并行 (8 位 ) 方式送入點 (列 ) 驅動電路。每送入一個字節(jié)就完成了一個模塊的一個行的數(shù)據(jù)置入 ,其優(yōu)點是數(shù)據(jù)的刷新速度塊 ,這就減輕了上一級控制系統(tǒng) 的壓力。在同樣的數(shù)據(jù)處理量的前提下 ,對處理速度要求的降低 ,就意味著對系統(tǒng)投入的降低。同時處理速度的降低也相應地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在并行控制驅動方式下 ,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、驅動一并形成。也可以將這一方式稱其為并行移位鎖存方式。這一設計方案的特點是設計線路簡潔 ,控制方便快速。系統(tǒng)的整體投入成本比較低 ,這一設計方案將大大地提高系統(tǒng)的性能價格比。關于在并行控制驅動方式下的行控制驅動的設計可參照串行控制驅動方式設計。并行控制驅動方式的缺點是 :由于數(shù)據(jù)是并行輸入的 ,這 就使得單元內的線路連接復雜。由此增加了單元的印刷線路板的設計難度。同時提高了印刷線路板的密度 ,對生產加工和調試提出了較高的要求。但設計難度的加大僅僅是一次性的 ,而生產和調試的難度是可以提高生產的手段和使用先進的儀器設備加以克服的。由于并行控制驅動方式的自身特點 ,使得單元的級聯(lián)不成問題。只要設計時對控制信號的級聯(lián)驅動加以注意就可以了。并行控制驅動方案中也可采用總線式結構 ,即選用的八位鎖存器不是首尾級聯(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 ,也就是說每個鎖存器都要有一個獨立的鎖存控制時鐘。因此 ,這 一方式一般不采用。 3． 高度集成專用芯片的應用 隨著微電子技術的不斷發(fā)展 ,以及大型電子顯示屏應用的日益廣泛 ,一種高度集成的 LED 顯示屏控制驅動專用芯片出現(xiàn)了 ,例如 :ZQL9701 芯片。 ZQL9701 芯片是集行控制、列控制和一些外圍驅動電路于一身的高度集成控制驅動芯片。采用 ZQL9701 芯片將會使單元的控制、驅動更為簡單 ,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)的顯示灰度達到 256 級。采用 ZQL9701 芯片設計顯示單元時 ,由于 ZQL9701 芯片是表面封裝器件 ,這就需要用專用的生產設備進行生產。這對一般的生產單位是要考慮的問題?？傊?,采用專用芯片設計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 ,在應用中要給予重視。 在本設計中，采用的是串行控制驅動方式。 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。點亮適當?shù)淖侄?，就可以顯示出不同的數(shù)字。此外不少七段顯示器在下角帶有一個圓形的 LED作小數(shù)點用，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，當各段陽極上的電平為“ 1”時，該段點亮，電平為“ 0”時，該段就熄滅。圖 23(b)為共陽極接法，公共陽極接 +5V 電源，當各段陰極上的電平為“ 0”時，該段就點亮，電平為“ 1”時，該段就熄滅。圖中 R 是限流電阻。圖 23(c)為七段 LED 內段的排列。為了在七段 LED 上顯示不同的數(shù)字或字符，首先要把數(shù)字或字符轉換成相應的段碼（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 點陣式 LED 原理 本設計原理基于 8*8 的點陣式彩色 LED 顯示原理， (如圖 24)現(xiàn)在介紹一下 8*8點陣式 LED 顯示原理。 由暫存器、譯碼器和 8*8 的點陣式 LED 組成，有 64 個單色的二極管形成 64 個像素，（當然每點可以有兩個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?shù)?i 行第 j列線電位有效（ Ri,Cj）時， i 行 j 列交點處的 LED 就被點亮。圖 中顯示的 5 為例，圖中采用一個 8 分頻的記數(shù)器對時鐘記數(shù)，每當記數(shù)器從 0 到 7 時。 譯碼器對應的輸出 C0C7 依次有效，于是點陣 LED 在時鐘控制下步進掃描，在掃描的時，暫存器執(zhí)行一次讀操作，把該列對應的行碼加致點陣 LED 的行線上。首先從暫存器 R0R7 依次輸出為 11110001，譯碼器在掃描，就可在點陣式 LED 顯示 5，由此可以看出，有要顯示的字符換成 LED 點陣所需要行、列信息，是在譯碼器、暫存器和記數(shù)器的正確配合下自動完成的。 第 15 頁 圖 24 8*8 點陣式 LED 圖 25 是直徑 5mm 的 8*8 點陣模塊。我們顯示的大屏就是由 36 個這樣的 8*8 點陣模塊組成的。 圖 25 直徑 5mm 的 8*8 點陣模塊 標準雙基色 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、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等特點， 已經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是亮度高、成本低且屏幕尺寸可根據(jù)現(xiàn)場情況用標準 LED 單元板拼制。 第 16 頁 標準雙色 LED 單元板的硬件組成及工作原理： 顯 示 點 陣 ( 下 半 屏 )6 4 ╳ 1 6 點 陣顯 示 點 陣 ( 上 半 屏 )6 4 ╳ 1 6 點 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