【正文】 展輸出 ； (4)標準輸出 ， 中規(guī)模集成電路 。 所以本設計綜合以上特點，決定采用列驅動電路，因為相對技術而言，列驅動能更好的承受上電時引發(fā)的灌電流和拉電流，能檢測出畸形的始終脈沖信號，能簡潔電路的設計，同時相對比較容易調試和檢測錯誤，并且從經濟方面能降低本設計所需要的成本。 LED 的掃描驅動方式可以分為行驅動和列驅動方案 [13]，具體解釋如下： 方案一：行驅動電路 ， 主要是采用芯片 74HC154 來進行驅動，但是我們知道，在行 掃描 驅動時，普通 LED的安全工作電流在 5~20mA之間，而 74HC154 提供的電流來 驅動 LED還是相對較小的，所以就要借用三極管來增大驅動電流，通過三極管擴流電路再加到 LED的引腳上驅動電路。然而在實際應 用中， LED制造商建議脈沖電流值最多為恒流值的 5 倍，即掃描驅動的占空比為 20%。應用中，占空比常取 1： 8（ %），1： 12（ %）， 1： 16（ %）。 方案二：掃描驅動，掃描驅動利用人眼的特性， LED 以高頻率的電流脈沖進行驅動時，人 眼感受的是有效亮度的平均值。這兩種形式，在一段時間內并存。另一種是直接恒流供電， LED 串聯或并聯運行。 LED 的驅動方法方案可以分為恒流恒壓 驅動和掃描驅動 [12]；具體解釋如下： 方案一：恒流恒壓驅動， 其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨給每路 LED供電。 咔嚓大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 11 第三章 設計方案選擇和 硬件電路設計 設計方案選擇 由于 LED 是特性敏感的半導體器件，又具有負溫 度特性，因而在應用過程中需要對其進行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護，從而產生了驅動的概念 ， LED 器件對驅動電源的要求近乎于苛刻， LED 不像普通的白熾燈泡，可以直接連接 220V 的交流市電 ， LED 是 2~3 伏的低電壓驅動，必須要設計復雜的變換電路，不同用途的 LED 燈，要配備不同的電源適配器。因此，以 ARM 為控制器的顯示屏常為視頻全彩屏。 （ 4） 以 ARM（ 32 位 RISC 架構高性能微處理器）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，內部資源也十分豐富，極大的簡化了硬件設計的難度，縮短了開發(fā)周期。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，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。 （ 2） 以 PIC 單片機為控制器的 LED顯示屏 ， 因 PIC 單片機是 RISC架構的工業(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 [10]。除此之外，傳統 8051 單片機的內部資源貧乏，僅 128 字節(jié)的數據存儲器，幾 K字節(jié)的程序存儲器，無 E2PROM， SPI。因此控制器的種類也在不斷發(fā)展以適應要求，從最初的 8051單片機，到 PIC單片機，又到 FPGA，直到現在的 ARM 處理器 ， 不同功能檔次的廣告屏對應著不同的處理器。因此，并行傳輸方式適用于顯示單元數目確定的條屏。再一個缺點是，每個單元的 PCB 隨著安放位置的不同，布線結構也不相同，不利于廠家批量生產 ； 并行傳輸需要的芯片較多，因此市場上已經出現用 FPGA， CPLD等高密度可編程邏輯器件（ PLD）來取代傳統鎖存器 IC 的方案。 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位總線上的列數據進行鎖存顯示，各8 位鎖存器的片選信號由譯碼器提供 [9]。 在實際運用的 時候，還要在每兩幀之間加上合適的延時，以使人眼能清晰的看見發(fā)光 ，在幀切換的時候還要加入余輝消除處理?？梢?，用行線做掃描線，因為其發(fā)光周期的占空比較大，其視覺亮度是用列線做掃描線的 6 倍。 如果高速地進行（ 1）到（ 9）的循環(huán)，且兩個步驟間的間隔時間小于 1/24 秒，由于視覺暫留 ， LED 顯示屏上將呈現出一個完整的 “B”字符 ， 這就是動態(tài)掃描的原理。下面用偽代碼描述動態(tài)顯示的過程。其過程如圖 22 圖 22 用動態(tài)掃描顯示字符 “B”的過程 假設 X， Y為兩個 8 位寬的字節(jié)型數據， X的每位對應 LED 模塊的 8 根列線 X7X0，同樣 Y的每位對應 LED 模塊的 8 根行線 Y7Y0。再如 Y0 為 1， X0 到 X7 均為 0，則最上面一行8 個 LED 全點亮。則行線和列線的交叉點處的 LED 就會有電流流過而發(fā)光。同樣，藍色豎直線 X0、 X1……X7 叫做列線，接內部每列 8 個LED 的陰極，相鄰兩列線間絕緣。圖 21 中，紅色水平線 Y0、Y1……Y7 叫做行線，接內部發(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。在電子領域中，因為這種動態(tài)掃描顯示方式極大的縮減了發(fā)光單元的信號線數量，因此在 LED 顯示技術中被廣泛使用。將連續(xù)的幾幀畫面高速的循環(huán)顯示，只 要幀速率高于 24 幀 /秒，人眼看起來就是一個完整的，相對靜止的畫面。靜態(tài)顯示原理簡單、控制方便，但硬件接線復雜，在實際應用中一般采用動態(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電壓驅動，從上到下逐次不斷地對顯示屏的各行進行選通，同時又向各列送出表示圖形或文字信息的列數據信號，反復循環(huán)以上操作，就可顯示各種圖形或文字信息。用多塊點陣顯示器組合則可構成大屏幕顯示器，但這類實用裝置常通過 PC 機或單片機控 制驅動。 圖 21 示出最常見的 88 單色 LED 點陣顯示器的內部電路結構和外型規(guī)格，其它型號點陣 的結構與引腳可試驗獲得。像素顏色不同，所顯示的文字、圖象等內容的顏色也不同。 LED 點陣規(guī)模常見的有 4 4 5 5 8 1616 等等。 咔嚓大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 7 第二章 LED 顯示屏的結構及工作原理 LED 點陣模塊結構 八十年代以來出現了組合型 LED 點陣顯示器 模塊，以發(fā)光二極管為像素，它用高亮度發(fā)光二極管芯陣列組合后，環(huán)氧樹脂和塑模封裝而成。因此，現有超高亮度、藍色、綠色 LED 的技術為少數廠商壟斷將會突破，預計產品成本會有大幅度的下降，從而促進市場再開發(fā)，應用的再拓展。 ② 目前，許多色別的發(fā)光二極管都達到燭光級水平，隨著器件結構的改進；發(fā)光效率的飛速提高；今后 LED 發(fā)展的主流是照明光源；開始在一些領域取代白熾燈，期間會與其它光源互補、并存、共同發(fā)展，人們面臨著照明光源的變革，有人預言 LED 是 21 世紀的照明光源。 （ 3） 發(fā)展趨勢 ： 由于發(fā)光二極管產業(yè)不斷涌現新技術、新產品、新的應用，呈現了朝陽工業(yè)的欣欣向榮的景象， LED 產業(yè)會得到持續(xù)發(fā)展。實際上、受數據、圖像的信號源的制約，單純追求大數量級的灰度控制，在使用中的實際價值是值得商討的 [3]。為使顯示效果更符合人眼的視覺特性，出現了非線性級差調灰技術，即在低亮度 區(qū) 級差小，增加級數，逐 步到高亮度區(qū)時增大級差，形成視覺效果上的 “級差一致性 ”。在顯示屏制作上采用 SMD 表貼技術的 LED 器件，可以獲得更好的視角和亮度，目前已在高密度、全彩色室內顯示屏中得到應用，但相對成本比較高，隨著器件成本的降低，未來會有比較大的市場潛力。如果顯示屏幕為了達到亮度要求，將每一種顏色都達到最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡，例如：雙色屏幕的黃顏色偏紅，或偏綠。一般是降低工作電流，一平衡顏色黃色為調整標準，這樣就要減小整個顯示屏幕的亮度。首先要按照亮度指標選擇 LED 或者顯示模塊，其次是根據選擇的產品紅、綠、藍顏色的亮度來確定哪一 種顏色為基準，一般是將亮度比例低的一種作為亮度基準，當基準的一種已經達到最大亮度時，調整另外一種（雙色）或兩種（全彩）。 LED 的技術現狀及發(fā)展趨勢 隨著 LED材料的革新、工藝的改進和生產規(guī)模的提高，加上 LED 的種類比較多，所以在各種類的技術研究層面 越 來越廣，技術更新速度加快，要求越來越高。 ② 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風、防雨、防水功能。 ② LED 點陣 圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 ③ 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色， 256 級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬種顏色。 咔嚓大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 4 LED 電子顯示屏的分類 LED 電子屏的種類繁多，按四種不同的范圍，可以分類如下： （ 1） 按顏色分類 ： ① 單基色顯示屏 :單一顏色（紅色或綠色）。 LED 顯示屏與 LCD、 PDP 等同類平板顯示屏產品比較，由于LED 產品具有性能穩(wěn)定、壽命較長、功耗較小以及價格低廉等優(yōu)勢，在各種實際應用中具有較強的市場競爭力。臺灣有七家生產 LED 芯片的公司，生產各色傳統芯片，占世界產量的七成以上 [2]。 [1]近年來，在產品結構、制作技術、產品質量、量產水平、市場占有等方面，緊逼日本的態(tài)勢，在世界 LED 產業(yè)中緊挨美國、日本之后，位居世界第三。 LED 顯示屏已經廣泛應用與生活中各個領域，需求量日益增加， 2021 年， LED市場的規(guī)模增長了 58%，從 100 億美元增長到 158 億美元。 LED 顯示屏的產業(yè)發(fā)展正處于高速發(fā)展階段，目前全球 LED產業(yè)可以分為四大地區(qū)。由于單片機技術的不斷發(fā)展和高亮度 LED 發(fā)光管 的出現 ， 使得大屏幕高亮度電子廣告屏成為可能。其已經廣泛應用到銀行、郵電、稅務、機場、車站、證券市場及其它交易市場、醫(yī)院、電力、海關、體育場等多種需要進行公告、宣傳的場所 [1]。 Required power supply through the external power supply design, a 9 v power supply, through regulating circuit, to keep power in meet the design requirements of continuous power supply 5 v voltage value. Through the design, hardware can finally according to the requirements, according to the set of characters, realize the basic function of the LED display. Keywords: LED SCM serial munication driver module 咔嚓大學 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 3 點陣式漢字電子顯示屏的設計與實現研究 電子信息工程 202111611208 漿爆爆 指導老師： 王繼雞 第一章 前言 LED 顯示屏的研究背景和意義 隨著我國經濟的高速發(fā)展，對公共場合發(fā)布信息的需求日益強烈， LED 顯示屏的出現正好適應了這一市場需求。 Through four 8 * 8 leds forms a requirement of 16 * 16 dot matrix display screen, can be designed according to the operator in order to display the Chinese characters。 關鍵詞： LED； 單片機 ； 驅動模塊 ； 串口通信 ABSTRACT II ABSTRACT With the fast development of economy, the diversification of market activity, and this leads to growing demand for public release of information, and the emergence of LED display just adapted to the market demand。 咔嚓大學 本科生畢業(yè)論文 點陣式漢字電子顯示屏的設計與實現研究 Dot Matrix Chinese Character Design and Realization of The Electronic Display Screen 學生姓名 漿爆爆 所在專業(yè) 電子信息工程 所在班級 電子 1092 班 申請學位 工學學士 指導教師 王繼雞 職稱 副教授 副指導教師 職稱 答辯時間 2021 年 6 月 1 日 目 錄 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................. I ABSTRACT ..............................................................................