1、畢 業 論 文（設 計） 2009 屆 專業 0506082 班級題 目 led電子顯示屏的設計 姓 名 陳 學 號 050608201 指導教師 程 職 稱 副教授 二 九 年 五 月 三十 日 內 容 提 要近年來，led(lightem itingd iode，發光二極管)電子顯示屏作為一種高科技產品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、觀賞性強、顯示內容修改方便、亮度高、顯示穩定且壽命長等多種優點，被廣泛應用于商業廣告、體育比賽、交通信息報導等諸多領域。led顯示屏的核心技術主要集中在控制器中。目前，大部分異步顯示屏采用的是8位或16位的微

2、控制器，由于受到微處理器的處理速度、體系架構、尋址范圍、外圍接口資源等諸多限制，已難以在要求顯示較多像素、顯示內容幀頻較高、動態顯示效果復雜的情況下得到良好的動態視覺效果。 led顯示屏控制系統性能良好，工作穩定可靠，易于維護升級，具有很高的性價比。 關 鍵 詞led；數據傳輸；信息發布系統；單片機design of the led electron panelauthor: chenhong tutor: cheng cheng associate professorabstractled panel systems gains rapid development in the design

3、, machine and application from nine-tites ages. it went thorugh from single color and two colors to image led panel. as a high technology production, led panel can realize real time and sequential displaying textue, graghic and images. led panel has many special feature such as high reliability、long

4、 life、high performance、low cost、and more important high acclimatization. moreover, with the technique of color p anel perfect increasingly,led panel is widely used in many fields.the core technique for a led panel is mainly centralized on its contorller. the majority of asynchronous display panel us

5、e the 8 or the 16 micro-controllers,because the processing speed, the system construction, the addressing scope, the periphery connection resources and on so many limits, in request demonstration many picture elements, the demonstration content frame frequency has been with dificulty high, in the dy

6、namic demonstration effect complex situation, obtains the good dynamic visual effect.the method was favorable for the stability and efficiency of the whole system.the system was easy in maintenance and updating,and enjoys high performance/price ratio.key wordsled; transnssion system; information rel

7、easing system; singlechipled電子顯示屏的設計第1章 緒 論1.1 led顯示屏的研究背景及意義發光二極管(led)，是一種把電能變成光能的特種器件，主要由pn結芯片、電極和光學系統構成。當系統受到外界激發后，會從穩定的低能態躍遷到不穩定的高能態，當系統由不穩定的高能態重新回到穩定的低能態時，能量差以光的形式輻射出來，就會產生發光現象。當在pn結上加以正向電壓之后，p區的空穴注入至n區，n區的電子注入至p區，相互注入的電子與空穴相遇后即產生復合，這些多數載流子在結的注入和復合中產生輻射而發光。它是自發輻射發光，不需要較高的注入電流產生粒子數反轉分布，也不需要光學諧振腔

8、，發射的是非相干光。led大約是在80年代中期開始在電子顯示屏中使用的。進入90年代以后，由于半導體工業的迅猛發展，帶動了led制造材料和工藝的改進，在顏色與亮度方面都有了質的飛躍。早期的led顯示屏，由于受材料和工藝的限制，視角僅有200一300左右，從而制約了led顯示屏的發展。在分辨率方而，由于受當時數字技術、集成電路技術和控制技術等技術的限制，很難作出高密度的led顯示屏。今后隨著半導體工業的不斷發展，無論是材料，還是加工工藝，都會不斷地提高，led顯示屏在顏色、視角、亮度、密度、壽命等方面也會逐步完善，價格也會進一步降低。近年來，隨著高亮度發光二極管技術的發展，led顯示屏從室內走到

9、室外，其顯示內容也從沒有層次的計算文字動畫發展到能顯示有層次的電視圖像。國家信息產業部委托藍通電子科技有限責任公司制定的led顯示屏技術條件也于1998年正式頒布實施。led顯示屏的關鍵控制技術隨著新型超大規模集成電路(vlsi)的發展也必將有新的提高。通用vlsi在產品性能提高的同時成本也在呈下降趨勢，新一代led顯示控制集成電路也已開始得到推廣和應用。隨著我國經濟發展迅猛，對信息傳播有越來越高的要求。進入新世紀，光電子產業得到廣泛的重視，中國加入wto、北京奧運成功舉辦等，成為led顯示屏產業發展的契機，我國led顯示屏及相關的技術必將得到飛躍發展。1.2 led大屏幕的發展狀況與趨勢1.

10、2.1 led大屏幕的發展狀況我國在led領域的研究開發工作成績斐然。目前普綠和高亮度純紅led已經實現商品化，國內的led顯示屏發展經歷了三個階段：1.1990年以前是led顯示屏的成長形成期，受led材料的限制，led顯示屏的應用領域沒有廣泛展開。而且，顯示屏控制技術基本上是通信控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時期的led顯示屏在國內外應用廣泛，國內很少，產品以紅、綠雙基色為主，控制方式為通信控制，灰度等級為單點4級調灰，產品的成本比較高。2.1990-1995年，這一階段是led顯示屏迅速發展的時期。全球信息產業高速增長，信息技術在各個領域不斷突破，led顯示屏在材料和控制技術方面不

11、斷出現新的成果。藍色led晶片研制成功，全彩色led顯示屏進入市場， led顯示屏在國內的發展速度非常迅速，led顯示屏在平板顯示領域的主流產品局面基本形成，led顯示屏產業成為新興的高科技產業。3.1995年至今，led顯示屏應用領域更為廣闊。全彩色led顯示屏、256級灰度視頻控制技術等方面均有國內先進、達到國際水平的技術和產品出現。led顯示屏控制專用大規模集成電路已由國內企業開發生產并得到利用。我國led顯示屏產業在規模發展的同時，產品技術推陳出新，一直保持比較先進的水平。led顯示屏產業正成為我國電子信息產業的重要組成部分。1.2.2 led大屏幕的發展趨勢二十一世紀的顯示技術將是平

12、板顯示的時代，led顯示屏作為平板顯示的主導產品之一將有更大的發展，并有可能成為二十一世紀平板顯示的代表性主流產品。白光led是led產業中最被看好的新興產品，在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，白光led在照明市場的前景備受矚目。歐、美及日本等先進技術國家也投注許多人力，成立專門的機構推動白光led研發工作。可見國外led顯示屏技術主要集中在新材料的開發上，以新發光材料來提高顯示屏的視覺效果、能耗等各種性能。隨著能源緊缺問題越來越突出，led的重要性和市場空間更加顯著。鑒于我國led產業的現狀，不論技術還是產能短期內達到世界先進水平都有相當大的難度。要在國內發展高亮led產業，可以充分利用

13、國內現有的研發和生產力量，走合作發展的道路。 半導體產業的全球化發展，是每個企業都要面對和無法回避的。國內企業通過規范股權架構、加大研發，采取并購和合作的方式將海外先進技術引入國內，可爭取與國際大廠基本在同一技術水平進行產業競爭。繼上海、廈門、大連、南昌和深圳成為首批五個國家半導體產業化基地，國內封裝和應用企業形成快速的市場適應能力和價格優勢，我國大陸已經成為世界上重要的led封裝生產基地。封裝及應用，尤其是國際應用產品加工有向我國轉移的趨勢。在封裝和應用領域中國已經完全有可能、有能力在高端市場占據一席之地，但必須加大產品的創新、加強品牌的培育。目前全世界都在尋求解決經濟發展和能源短缺的矛盾，

14、給整個綠色照明生產行業帶來廣闊的市場前景與新的機遇。1.3 led顯示屏的信息發布技術現代社會已經邁入信息化時代，信息傳播速度越來越快，人們對信息的依賴程度也越來越高。信息技術自然成為優先發展的關鍵技術之一。隨著計算機技術，尤其是網絡技術的發展，信息以各種文件格式保存，并以數據包的形式在網上傳輸。實際應用過程中若信息是以計算機文件的形式傳送到led大屏幕或網絡終端上顯示，其間的控制是由控制軟件通過微機或網絡來實現的。信息若寄托于gsm網絡被傳送到led顯示屏上時，其間的控制是由gsm網絡控制的。第二章 led電子顯示屏的介紹2.1 led顯示屏簡介led電子顯示屏是由幾萬-幾十萬個半導體發光二

15、極管像素點均勻排列組成。利用不同的材料可以制造不同色彩的led像素點。led顯示屏是集光電子技術、微電子技術、計算機技術、信息處理技術于一體的高技術屏幕同步的產品。它以其超大畫面、超強視覺、靈活多變的顯式方式等獨具一格的優勢，成為目前國際上使用廣泛的顯示系統，被應用于金融證券、銀行利率、商業廣告、文化娛樂等方面。用于制造顯示屏的發光二極管產品有單管、矩陣塊、象素管三種規格，以滿足不同使用場合的要求。led 顯示屏按其使用環境分為室內顯示屏和室外顯示屏。一般把顯示圖形或文字的led顯示屏稱為圖文屏。圖文顯示屏的主要特征是只控制led點陣中各發光器件的通斷，而不控制led的發光強弱。led圖文顯示

16、屏的外觀可以做成條形，叫做條屏，也可以按一定高度比例做成矩形的平面圖文顯示屏。條與平面顯示屏在顯示與控制的原理上并無區別。用點陣方式構成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據需要任意組合和變化，只要設計好合適的數據文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點陣式圖文顯示屏顯示經常需要變化的信息，是非常有效的。為了吸引觀眾增強顯示效果，可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態顯示，與靜態顯示模式相對應的就有各種動態顯示模式，它所顯示的圖文都是能夠動的。產生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數據，可以通過一定的算法從原來的顯示數據直接生成。例如，按順序調整行號，可以使顯示圖文產生上下平移

17、；順序調整列顯示數據的位置，就可以達到左右平移的目的;同時調整行列順序，就能得到對角線平移的效果。不過當算法太復雜，太浪費時間的話，可以考慮預先生成刷新數據，存儲備用。刷新的時間控制，要考慮運動圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動感不顯著，刷新太快，中間過程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內。2.2 led顯示屏的特點隨著科學技術的發展以及制造工藝的進步，led顯示屏也在不斷的進步和完善，高新技術使led顯示系統與以前相比有了更為優異的性能。當前的led顯示系統主要有以下特點：i.在局部設計上采用模塊化電路設計按功能分成不同的模塊，每個模塊之間只需要極少的聯系，極大的提高了系統的穩定性、

18、可靠性。調試、維護難度大大降低。2.先進的分布式掃描技術顯示部分的掃描采用掃描控制技術，顯示部分被分成不同的單元，獨立進行掃描。每個單元間的信號采用信號鎖存技術進行同步控制，顯示的穩定性大大增強。3.可視性好采用高性能led驅動芯片構成的顯示屏具有高亮度、色彩鮮艷、視角大，壽命長(不少于50,000小時)，穩定性高，響應速度快等特點。4.易于安裝采用顯示單元板或顯示單元箱體，可根據用戶要求和應用場所要求任意組裝成所需要的顯示屏尺寸，如果要擴大或縮小系統規模，只須按需要在系統中增加新單元，或拆去某個單元，系統完整性不會受到多少影響，便于安裝和維護。綜上所述 ，led顯示技術作為一種電子信息顯示技

19、術，相信隨著各種科學技術的發展，led顯示系統以其優異的性能將會有更為廣闊的發展前景。2.3 led顯示屏的分類 1、按顏色基色可以分為:單基色顯示屏:單一顏色（紅色或綠色）。 雙基色顯示屏：紅和綠雙基色、256級灰度、可以顯示65536種顏色。 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。 2、按顯示器件分類 :led數碼顯示屏：顯示器件為7段碼數碼管，適于制作時鐘屏、利率屏等，顯示數字的電子顯示屏。 led點陣圖文顯示屏：顯示器件是由許多均勻排列的發光二極管組成的點陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。 3、按使用場合分類 :室內顯示屏：發光點較小，

20、一般3mm-8mm，顯示面積一般幾至十幾平方米。 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。 4、按發光點直徑分類 室內屏：3mm、3.75mm、5mm、 室外屏：10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、25mm、31.25mm、36mm室外屏發光的基本單元為發光筒，發光筒的原理是將一組紅、綠、藍發光二極管封在一個塑料筒內共同發光增強亮度。第三章led顯示屏的組成3.1 led顯示模塊結構 led顯示屏通常由若干led點陣顯示模塊組成，用于顯示的8x8單色led顯示點陣模塊，每塊有64個led。為了減少引腳且便于封裝，le

21、d顯示點陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點處接有顯示led 。 8x8 led點陣的外觀及引腳如圖3-1，等效電路圖如圖3-2所示。led點陣顯示模塊的顯示一般采用動態掃描驅動方式，每次最多只能點亮一行led。微處理器通過和驅動器的協同工作來完成對每一個led點陣顯示模塊內每個led顯示點的亮、熄滅控制操作。圖3-1 8*8點陣外觀及引腳圖 圖3-2 8*8點陣等效電路3.2 led顯示系統的構成led顯示屏主要包括發光二極管構成的點陣或像素陣列、驅動電路、控制系統和傳輸接口以及相應的應用軟件構成，如圖3-3所示。pc機輸出接口電路輸入接口電路信號控制、轉換led顯示屏行列驅動控制系統

22、圖3-3 led顯示系統構成3.2.1 驅動電路 led顯示屏驅動電路的主要作用是接受來自控制系統的數字信號，使led陣列按要求點亮。(1)從采用的器件來分有常規型、專用型及功能型:常規型驅動電路是采用通用的集成電路，如 74hc154,74hc595, 74ls374等作為數據裝載的主要器件。這種設計，原理簡單，價格便宜，且幾乎不受器件來源的限制，是目前較為廣泛的應用形式。專用型驅動電路，是國內一些有實力的led顯示屏制造廠家，通過先進的技術手段，研究開發出的適合自己產品的專用led顯示屏驅動ic。國外的許多ic制造商也在跟蹤這個市場，紛紛推出一些新的驅動ic。這些專用型的驅動ic，有的比較

23、簡單，僅僅是提高了原來通用型驅動ic的集成度或驅動能力;有的則比較復雜，是根據自己的產品特點開發出來的。 功能型驅動集成電路是在專用型驅動ic的基礎上發展起來的。它不僅可以使顯示屏的功能增強，而且還大大簡化了系統設計的復雜程度，提高了led顯示屏的整體穩定性，是led顯示屏驅動電路的發展趨勢。(2)從實現信息刷新的原理上分，led顯示屏驅動電路又分為掃描型及鎖存型兩種 :掃描型是指顯示屏4行、8行、16行等n行發光二極管共用一組列驅動寄存器，通過行驅動管的分時工作，使得每行led 的點亮時間占總時間的 1/n，只要整屏的刷新速率大于50hz，利用人眼的視覺暫留效應，就可形成一幅完整的文字或畫面

24、。這種設計電路結構比較簡單，使用元器件較少，成本較低，但由于是分時工作，使得每一行led的點亮時間減少，使led的亮度有所降低。這種驅動方式一般用于室內led顯示屏。鎖存型驅動是指顯示屏上的每一個 led都對應于一個驅動電路，與掃描型不同，驅動寄存器無需時分工作，每個led的亮度占空比接近 100%。鎖存型驅動如采用常規型的設計方法，則所用元器件較多，成本較高，如采用專用型或功能型ic設計，則成本將大幅度降低。一般室外led顯示屏大多用鎖存型驅動。3.2.2 控制系統控制系統負責接收、轉換和處理各種外部信號，并以一定的規律和方式將信號傳送到led顯示屏上顯示。控制系統是led顯示屏中的一個至關

25、重要的組成部分，它的性能以及所能實現的功能，也直接代表了顯示屏產品的性能水平。 (1)從實現控制的方式來看，系統控制電路可分為集中式和分散式兩種 :集中式控制系統是指led顯示屏僅受一個控制系統指揮，各個顯示單元具有共同的數據信號，外同步信號和特別控制時基信號。采用這種方式，需要處理的整屏信息量大，工作時時鐘頻率較高，控制系統的設計較復雜，但易于管理，系統可靠性高，成本低。分散式控制系統是指顯示屏的每一個單元都有自己的控制系統，各顯示單元僅有共同的數據信號和外同步信號，而沒有共同的特別控制時基信號，采用這種方式，僅需處理一個單元的信息量，其信息量和工作時鐘頻率都比較低，控制系統的設計也很簡單，

26、控制電纜數據量少，控制距離可較大，同時在單元的生產過程中基本上完成了整屏的調試。其結構形式大多為半移動式結構，但采用這種方式時，元器件的成本較高。(2)從顯示的實時性可分為同步顯示及異步顯示兩種:同步顯示方式是指led顯示屏能同步顯示計算機crt上的信息，可將led顯示屏當作一個計算機的外接大顯示器。異步顯示方式常用于由單片機控制的顯示系統中。在信息顯示的實時性要求不高的情況下，單片機通過串口按一定的通訊協議接收來自計算機串口的信號，通過處理后，以一定的規律將數據送至顯示屏顯示。這類顯示屏的功能比較單一，只適用于簡單的文字及圖形顯示。(3)從顯示的效果可分為無灰度級顯示及多灰度級顯示兩類：無灰

27、度級顯示是指 led顯示屏的每像素點都只有亮與不亮兩種狀態，且全屏點亮的刷新時間一樣長。多灰度級顯示是指led顯示屏中每像素點的亮度是可控的如 16級灰度就是指每點的亮度從暗到亮可分為 16級。顯然無灰度級顯示屏只適用于顯示文字或簡單的圖形，而多灰度級的顯示屏就能顯示豐富多彩的畫面。3.2.3 顯示類型led大屏幕顯示可分為靜態顯示和動態掃描顯示兩種。靜態顯示每一個像素需要一套驅動電路，如果顯示屏為n*m個像素，則需要n*m套驅動電路;動態掃描顯示則采用多路復用技術，如果是p路復用，則每p個像素需一套驅動電路，n*m個像素僅需n*m/p套驅動電路。對動態掃描顯示而言，p越大，所需驅動電路就越少

28、，成本也就越低，引線也大大減少，更有利于高密度顯示屏的制造。在實際使用的led大屏幕顯示器中，很少采用靜態驅動。led點陣顯示模塊的顯示一般采用動態掃描驅動方式，每次最多只能點亮一行led。處理器通過和驅動器的協同工作來完成對每一個led點陣顯示模塊內每個led顯示點的亮、熄滅控制操作。數據采集器從顯示卡上獲取顯示數據并轉化為幀控制器所需的數據格式。幀控制器從數據采集器上獲得數字化的顯示信號后，經過篩選、拾取后，將需要在led 顯示屏上顯示的內容轉換為掃描板所需要的數據格式。也就是說，幀控制器將計算機的標準接口獲取控制信號，使用戶能通過計算機的應用軟件（led 管理工具）完成對led 屏的控制

29、和調節，使幀控制器不但能適應各種不同規格的led 屏，還能調節整屏的亮度和各色的全屏亮度功能，使led 屏具有出色的節能效果。當主控計算機與led 屏相距較遠時，可利用幀控制器上的長線發送電路和長線接收卡完成幀控制器與掃描板之間的數據傳輸。行控器以串行級聯的方式連接，從而完成數據在顯示屏上某一方向的分配。各行控制器能從其級聯總線上獲取其所需的顯示數據。由于在級聯中加入了定位信息，所以行控制器無須外部設置即可自動定位。因此在全系列的led 控制系統中，行控制器就成為一種通用的標準部件。顯示單元模塊是由led 顯示控制芯片及其外圍電路組成。顯示單元模塊也是以串行級聯方式來完成顯示數據在led 屏上

30、的另一個方向上的數據分配。在掃描板控制下，顯示單元模塊重復顯示的頻率不低于120hz，且控制輸出引腳上輸出的是一個帶有非線性視覺糾正的具有256級灰度的以占空比形式表示的灰度值。3.3 led顯示屏的硬件原理led顯示屏由控制系統、驅動系統和顯示器件組成，其中微處理器控制系統是整個顯示屏的核心。屏體的主要部分是顯示點陣，還有行列驅動電路。系統顯示點陣采用8x8單色顯示單元。控制電路采用動態掃描驅動方式驅動led器件，每兩行一個控制器，控制完成整個顯示電路的行列驅動。led顯示屏的系統硬件結構框圖如圖3-4 所示: 圖3-4 系統硬件結構框圖led大屏幕是由眾多點陣模塊排列而成。本系統由于橫向點

31、陣的列數較多，若采用列掃描方式來刷新點陣，有兩點不足:一是點陣亮度受影響，二是整個屏幕的刷新頻率隨著列數的增加而降低。為了避免列掃描的不足，可以采用行掃描方式。這種掃描方式從每行模塊的第一行led順次到該行模塊的最后一行led依次點亮模塊的每一行。對于由8xs的模塊構成的點陣來說，只要8次即可將每個模塊刷新一次，也就是將屏幕刷新一次。led顯示屏作為一個單獨的顯示硬件，它能夠將外來數據轉換成圖像顯示出來。這個過程由硬件驅動程序來控制和實現。顯示過程是這樣的:首先控制顯示的單片機接收led屏主控微機傳來的數據(按照通信協議組織的數據);接著，主控程序將數據轉換成屏幕顯示的圖形，存儲到顯存；再按照

32、掃描順序與屏幕對應關系，將顯存內容轉換成掃描內容;再將數據輸出到控制單個led模塊的數據鎖存器;最后掃描鎖存器中的數據，刷新屏幕。第四章 led顯示屏的設計 led點陣電子顯示屏制作簡單，安裝方便，被廣泛應用于各種公共場合，如汽車報站器、廣告屏以及公告牌等。4.1 led點陣顯示屏驅動設計4.1.1 常規驅動電路的設計led顯示屏的掃描驅動電路原理見圖4-1所示。顯然，在脈沖周期的t1期間，led處于發光狀態，而在脈沖周期t2期間，led處于熄滅狀態。 圖4-1 掃描驅動電路原理由于led發光管沒有余輝效應，則當掃描周期t(t1+ t2)較大時，也即亮暗重復得不夠快時，人眼就有一亮一暗的感覺，

33、稱之為閃爍;而當重復頻率較高，即t較短時，由于人眼的視覺暫留效應，閃爍感消失，人眼觀察到的led就為連續穩定的發光。理論 與實踐證明，當t50hz，時，在常規的背景亮度下，led的顯示就不會有閃爍感。根據這一原理，將led發光管排成陣列行式結構，稱橫線為行，縱線為列。如n行led共用一列數據，稱其為i/n 掃描方式，或稱1:n掃描。n常規取值有4, 8,16,32等。當n根行線中的某一行有效時(處于高電平)，則該行中的發光管亮暗全由對應的列線確定，列線為低電平，發光管就亮，列線為高電平，發光管滅。當n根行線分時工作且刷新速率足夠高時，就能顯示出一幅穩定完整的文字或圖形。用74hc595作為列數

34、據鎖存器，用74hc 161作為行計數器，以74hc 164作為列譯碼驅動器，tip127作為行驅動管。其工作原理為:利用串行時鐘clk信號，將第一行要顯示的數據逐位移入74hc595中，當全行數據全部移到位后，產生的數據鎖存信號str將數據由74hc595的后臺移入前臺鎖存，同時利用str信號進行計數譯碼產生第一行有效信號，使第一行pnp管飽和導通，即第一行的led 正端全部接為高電平，由于在74hc595中鎖存的數據將使對應的列驅動三極管8050導通或截止，所以第一行led的亮暗將由所移入的數據確定，在第一行有效的時期內，移位時鐘移入第二行要顯示的數據，全部移入后，進行數據鎖存并由計數譯碼

35、電路產生第二行有效信號，顯示第二行數據-一如此重復，當移位時鐘足夠高使整屏刷新速率50hz時，就可顯示一幅穩定完整的畫面。4.1.2 點陣顯示屏顯示 串行方式可同時顯示4個16l6點陣漢字或8個168點陣的漢字、字符或數字。點陣顯示屏每個單元由16個88點陣led顯示模塊、行信號選擇譯碼器74hc138、驅動器74hc245、數據移位寄存器74hc595和行驅動器組成。單元顯示屏可以接收控制器(主控制電路板)或上一級顯示單元模塊傳輸下來的數據信息和命令信息，并可將這些數據信息和命令信息不經任何變化地再傳送到下一級顯示模塊單元中，因此顯示屏可擴展至更多的顯示單元，用于顯示更多的內容。此方案為點陣

36、顯示屏系統中比較常用的，所用器件也比較常用，容易買到。但是它存在一個致命的缺點，就是刷新速度不夠快。如果要驅動64列點陣顯示，通用51單片機會比較吃力，出現比較嚴重的閃爍停滯現象。此外，要實現文字的左右移動和調整移動速度等功能，都會給軟件設計帶來較多困難。并行方式顯示可以通過鎖存器芯片來擴展i/o口，達到控制led點陣的64個列線的目的。運用16片鎖存器74hc573來組成8組雙緩沖寄存器，驅動led點陣的8組列線，用4/16譯碼器74hc595對led點陣的16行進行掃描。在送每一行的數據到led點陣前，先把數據分別送到第一級的8個74hc573，然后再給第二級的8個74hc573送鎖脈沖，

37、數據一起輸出到led點陣列中，這樣就避免了各行數據顯示不同步問題。由于并行數據傳輸速度比串行快，所以字符閃爍的問題得到較好地解決，文字左右移動也比較容易控制。 4.2 led顯示屏的控制模式單機工作模式采用一個單片機控制實現所有功能，其中包括led點陣顯示屏的刷新顯示、模式設定、時間讀取、溫度檢測，以及與上位機的通信等。只用一個單片機控制點陣顯示屏可以使電路大大減化，軟件設計方面也容易實現。但是，將所有功能集成在一起，一片at89c51單片機處理能力是不夠的。此時，單片機的cpu內部資源已顯不足，會導致系統功能欠佳，達不到較好的性能。主從工作模式采用主從單片機工作方式來控制整個系統。其中一個單

38、片機用于控制led點陣顯示，另外一個單片機用于擴展鍵盤、串口與上位機通信、溫度測量、時間讀取等工作。相對單機工作方式，主從工作模式的處理能力大大提高，并且分工明確，執行速度得到很大的提高。雖然硬件電路以及軟件設計方面要求相對高了一些，更涉及到主從單片機通信問題。根據led顯示屏驅動電路的工作原理，要使led顯示屏同步顯示pc機crt上的實時信息，所設計的控制系統應包括與pc機的接口電路設計、信號控制及信號轉換電路及輸出至led顯示屏驅動電路的接口電路。輸入接口電路的功能是如何獲取crt的數據信號及與此相關的信號，如像素點時鐘、行、場同步信號等。4.3 led顯示屏的主控電路4.3.1系統主控電

39、路系統主控器電路如圖4-2所示，即為一單片機最小系統，外加擴展槽與一些功能電路，通過鍵盤掃描來確定工作模式以及完成相關操作。還包括了與上位機rs-232接口電路。其主要特點是采用串行數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。 圖4-2 電路圖電路主要將單片機發送來的輸出點陣數據，通過鎖存器芯片擴展的i/0口，來控制led點陣的64個列線端。4/16譯碼器74hc595對led點陣的16行進行掃描。驅動電路由集成電路74hc595構成，它具有一個8位串入并出的移位寄存器和一個8位輸出鎖存器的結構，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的，可以實現在顯示本行各列數據

40、的同時，傳送下一行的列數據，即達到重疊處理的目的。4.3.2驅動芯片 驅動芯片主要是74hc595，74hc595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態輸出功能。 移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數據在schcp的上升輸入，在stcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（ds），和一個串行輸出（q7）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能 oe時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。 圖4-3 74hc59574hc595各個引腳的功能：q1-7 是并行數據輸出口，

41、即儲寄存器的數據輸出口q7 串行輸出口，其應該接spi總線的miso接口stcp 存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口shcp 移位寄存器的時鐘脈沖輸入口oe的非輸出使能端mr的非 芯片復位端ds 串行數據輸入端4.4 led顯示屏的實現技術led電子顯示屏最基本的顯示部件為led管芯，根據人類視覺原理，可見的自然光是由紅、綠、藍三基色組成的。三種基色具有嚴格的波長，不同配比可組合成自然界各種各樣的光。如白光配比的紅、綠、藍約為3: 6: 1。由紅、綠、藍三基色led管芯按光強進行配比可組成像素點，整個led電子顯示屏就是由多個這樣的像素點組成。在早期的led電子顯示屏顯示控制電路中，大量采用的是常規數

42、字電路系統設計，用數字電路組合出復雜控制邏輯。在常規數字電路系統設計中，當電路設計完成后，須先制作電路板，然后安裝元件，調試。如果電路板的邏輯功能不符合要求，就必須重新設計制作，再重新調試，直到實現邏輯功能為止。很顯然，這種設計方法的設計周期長，成本高，且成品可靠性差，維修麻煩。利用普通可編程的邏輯器件，雖可減少印刷電路板的設計與制做，但在修改該邏輯時仍舊不能避免器件的反復插拔。在系統可編程技術(in一systemp rogrammable，縮寫isp)在用戶自己設計的目標系統中或電路板上為重構邏輯器件編程或反復改寫的能力。常規pld在使用中通常是先編程后裝配，而采用isp技術的pld則是先裝

43、配后編程，成為產品之后還可以反復編程。系統可編程技術的出現，從實踐上實現了邏輯設計師們多年來夢寐以求的“硬件設計與修改軟件化”的愿望。采用isp技術后，硬件設計變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時加以修改或按預定的程序改變組態。這不僅擴展了器件的用途，縮短了系統調試周期，而且根除了對器件單獨編程的環節，省卻了器件編程設備，簡化了目標設備的現場維護和升級工作。isp技術在采用系統設計軟件進行邏輯輸入時，輸入與所選器件無關。在輸入之前可選擇任何一種器件，甚至可以選擇一種“虛擬器件”。在輸入后，再根據仿真和適配的結果選擇器件。這種器件改變了傳統的數字系統設計方法采用可編程邏輯器件對器件進行設計

44、，通過設計芯片來實現邏輯功能，這稱為基于芯片的設計方法。新的設計方法增強了設計的靈活性，提高了工作效率，減少了芯片的數量，縮小了系統的體積，減低能源的消耗，提高了系統的性能指標和可靠性，尤其是在系統可編程技術(isp)的出現解決了可編程器件的編程問題，簡化了器件的設計流程，極大地縮短了新產品的研制、開發周期、給樣機的設計、電路板的調試、系統制造、升級帶來了革命性的變化。第五章 led顯示屏的應用5.1 led顯示屏的應用隨著集微電子技術，光電子技術，計算機技術，信息技術于一體的led顯示屏在各行各業的廣泛應用，對其研究逐漸成為一個重要的課題。本文通過分析 led顯示屏的技術發展現狀，根據實際應

45、用需求，完整的設計了 led顯示屏控制系統。并且，針對系統中的關鍵問題進行詳細的分析和實現，同時在理論上對其做了系統的論述和說明。基本符合預期設想，并在實際中得到應用。目前，led顯示屏的應用涉及社會經濟的許多領域，主要包括 ：（1）證券交易、金融信息顯示。 這一領域為led顯示屏的主要需求行業。上海證券交易所、深圳證券交易所及全國上萬家證券、金融營業機構廣泛使用了led顯示屏。 （2）機場航班動態信息顯示。 首都機場、上海浦東國際機場、海口美蘭機場、珠海機場、廈門高崎機場、深圳黃田機場、廣州白云機場及全國數十家新建和改擴建機場都選用了國產的led顯示屏產品。 （3）港口、車站旅客引導信息顯示。 北京站、北京西站、南昌站、大連港等國內重要火車站和港口都安裝了國內廠家提供的產品和系統。 其他領域還包括體育場館信息顯示；道路交通信息顯示；調度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業務宣傳及信息顯示；廣告媒體新產品等等。而且隨著led技術的不斷進步，新型發光管正逐步拓展著led顯示屏的應用市場。5.2 總結 通過分析led 顯示屏的技術發展現狀，根據實際應用需求，完整的設計了led顯示屏控制系統。并且，針對系統中的關鍵問題進行詳細的分析和實現，同時在理論上對其做了系統的論述和說明。基本符合預期設想，并在實際中得到應用。通過行列驅動電