毕业论文 LED电子显示屏的设计bfgd.docx

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1、LED电子显示屏的设计毕 业 论 文文（设 计） 20009 届专业 050060882 班级题 目 LEDD电子显显示屏的的设计 姓 名 陈陈 学 号 055060082001 指导教师师 程 职 称 副副教授 二 九 年 五五 月月 三三十 日内 容 提 要要近年来，LLED(ligghteem iitinngd iodde，发发光二极极管)电电子显示示屏作为为一种高高科技产产品日益益引起人人们的重重视。它它可以实实时显示示或循环环播放文文字、图图形和图图像信息息，具有有显示方方式丰富富、观赏赏性强、显显示内容容修改方方便、亮亮度高、显显示稳定定且寿命命长等多多种优点点，被广广泛应用用于商

2、业业广告、体体育比赛赛、交通通信息报报导等诸诸多领域域。LED显显示屏的的核心技技术主要要集中在在控制器器中。目目前，大大部分异异步显示示屏采用用的是88位或116位的的微控制制器，由由于受到到微处理理器的处处理速度度、体系系架构、寻寻址范围围、外围围接口资资源等诸诸多限制制，已难难以在要要求显示示较多像像素、显显示内容容帧频较较高、动动态显示示效果复复杂的情情况下得得到良好好的动态态视觉效效果。 LED显显示屏控控制系统统性能良良好，工工作稳定定可靠，易易于维护护升级，具具有很高高的性价价比。关键词LED；数据传传输；信信息发布布系统；单片机机Desiign of thee LEED EEl

3、ecctroon PPaneelAuthhor: chhenhhonggTuttor: Chhengg Chhengg AAssoociaate ProofesssorrAbsttracctLED pannel sysstemms ggainns rrapiid ddeveeloppmennt iin tthe dessignn,maachiine andd apppliicattionn frrom ninne-tittes agees.IIt wwentt thhoruugh froom ssinggle collor andd twwo ccoloors to imaage LEDD p

4、aanell.Ass a higgh ttechhnollogyy prroduuctiion,LEDD paanell caan rreallizee reeal timme aand seqquenntiaal ddispplayyingg teextuue,ggragghicc annd iimagges. LEED ppaneel hhas manny sspecciall feeatuure succh aas hhighh reeliaabillityy、lonng llifee、higgh pperfformmancce、loww coost、andd moore impport

5、tantt hiigh accclimmatiizattionn. MMoreeoveer, witth tthe tecchniiquee off coolorr p aneel pperffectt inncreeasiinglly,LLED pannel is widdelyy ussed in manny ffiellds.The corre ttechhniqque forr a LEDD paanell iss maainlly ccenttrallizeed oon iits conntorrlleer.TThe majjoriity of asyynchhronnouss di

6、ispllay pannel usee thhe 88 orr thhe 116 mmicrro-cconttrolllerrs,bbecaausee thhe pproccesssinggspeeed, thhe ssysttem connstrructtionn, tthe adddresssinng sscoppe, thee peerippherry cconnnecttionn reesouurcees aand on sso mmanyy liimitts, in reqquesst ddemoonsttrattionn maany piccturre eelemmentts, t

7、hee deemonnstrratiion conntennt fframme ffreqquenncy hass beeen witth ddifiicullty higgh, in thee dyynammic demmonsstraatioon eeffeect commpleex ssituuatiion, obbtaiins thee goood dynnamiic vvisuual efffectt.the metthodd waas ffavoorabble forr thhe sstabbiliity andd effficcienncy of thee whholee syy

8、steem.TThe sysstemm waas eeasyy inn maainttenaancee annd uupdaatinng,aand enjjoyss hiigh perrforrmannce/priice rattio.Key worrdsLED;Traansnnssiion Sysstemm;innforrmattionn reeleaasinng ssysttem; siingllechhipLED电电子显示示屏的设设计第1章 绪 论1.1LLED显显示屏的的研究背背景及意意义发光二极极管(LLED)，是一一种把电电能变成成光能的的特种器器件，主主要由PPN结芯芯片、电电极

9、和光光学系统统构成。当当系统受受到外界界激发后后，会从从稳定的的低能态态跃迁到到不稳定定的高能能态，当当系统由由不稳定定的高能能态重新新回到稳稳定的低低能态时时，能量量差以光光的形式式辐射出出来，就就会产生生发光现现象。当当在PNN结上加加以正向向电压之之后，PP区的空空穴注入入至N区区，N区区的电子子注入至至P区，相相互注入入的电子子与空穴穴相遇后后即产生生复合，这这些多数数载流子子在结的的注入和和复合中中产生辐辐射而发发光。它它是自发发辐射发发光，不不需要较较高的注注入电流流产生粒粒子数反反转分布布，也不不需要光光学谐振振腔，发发射的是是非相干干光。LED大大约是在在80年年代中期期开始在

10、在电子显显示屏中中使用的的。进入入90年年代以后后，由于于半导体体工业的的迅猛发发展，带带动了LLED制制造材料料和工艺艺的改进进，在颜颜色与亮亮度方面面都有了了质的飞飞跃。早早期的LLED显显示屏，由由于受材材料和工工艺的限限制，视视角仅有有2000一3000左右右，从而而制约了了LEDD显示屏屏的发展展。在分分辨率方方而，由由于受当当时数字字技术、集集成电路路技术和和控制技技术等技技术的限限制，很很难作出出高密度度的LEED显示示屏。今今后随着着半导体体工业的的不断发发展，无无论是材材料，还还是加工工工艺，都都会不断断地提高高，LEED显示示屏在颜颜色、视视角、亮亮度、密密度、寿寿命等方方

11、面也会会逐步完完善，价价格也会会进一步步降低。近年来，随随着高亮亮度发光光二极管管技术的的发展，LLED显显示屏从从室内走走到室外外，其显显示内容容也从没没有层次次的计算算文字动动画发展展到能显显示有层层次的电电视图像像。国家家信息产产业部委委托蓝通通电子科科技有限限责任公公司制定定的LLED显显示屏技技术条件件也于于19998年正正式颁布布实施。LED显显示屏的的关键控控制技术术随着新新型超大大规模集集成电路路(VLLSI)的发展展也必将将有新的的提高。通通用VLLSI在在产品性性能提高高的同时时成本也也在呈下下降趋势势，新一一代LEED显示示控制集集成电路路也已开开始得到到推广和和应用。随

12、随着我国国经济发发展迅猛猛，对信信息传播播有越来来越高的的要求。进入新世世纪，光光电子产产业得到到广泛的的重视，中中国加入入WTOO、北京京奥运成成功举办办等，成成为LEED显示示屏产业业发展的的契机，我我国LEED显示示屏及相相关的技技术必将将得到飞飞跃发展展。1.2 LEDD大屏幕幕的发展展状况与与趋势1.2.1 LLED大大屏幕的的发展状状况我国在LLED领领域的研研究开发发工作成成绩斐然然。目前前普绿和和高亮度度纯红LLED已已经实现现商品化化，国内内的LEED显示示屏发展展经历了了三个阶阶段：1.19990年年以前是是LEDD显示屏屏的成长长形成期期，受LEED材料料的限制制，LEE

13、D显示示屏的应应用领域域没有广广泛展开开。而且且，显示示屏控制制技术基基本上是是通信控控制方式式，客观观上影响响了显示示效果。这这一时期期的LEED显示示屏在国国内外应应用广泛泛，国内内很少，产产品以红红、绿双双基色为为主，控控制方式式为通信信控制，灰灰度等级级为单点点4级调调灰，产产品的成成本比较较高。2.19990-19995年，这这一阶段段是LEED显示示屏迅速速发展的的时期。全全球信息息产业高高速增长长，信息息技术在在各个领领域不断断突破，LLED显显示屏在在材料和和控制技技术方面面不断出出现新的的成果。蓝蓝色LEED晶片片研制成成功，全全彩色LLED显显示屏进进入市场场，LEDD显示

14、屏屏在国内内的发展展速度非非常迅速速，LEED显示示屏在平平板显示示领域的的主流产产品局面面基本形形成，LLED显显示屏产产业成为为新兴的的高科技技产业。3.19995年年至今，LLED显显示屏应应用领域域更为广广阔。全全彩色LLED显显示屏、2256级级灰度视视频控制制技术等等方面均均有国内内先进、达达到国际际水平的的技术和和产品出出现。LLED显显示屏控控制专用用大规模模集成电电路已由由国内企企业开发发生产并并得到利利用。我我国LEED显示示屏产业业在规模模发展的的同时，产产品技术术推陈出出新，一一直保持持比较先先进的水水平。LLED显显示屏产产业正成成为我国国电子信信息产业业的重要要组成

15、部部分。1.2.2 LLED大大屏幕的的发展趋趋势二十一世世纪的显显示技术术将是平平板显示示的时代代，LEED显示示屏作为为平板显显示的主主导产品品之一将将有更大大的发展展，并有有可能成成为二十十一世纪纪平板显显示的代代表性主主流产品品。白光LEED是LLED产产业中最最被看好好的新兴兴产品，在在全球能能源短缺缺的忧虑虑再度升升高的背背景下，白白光LEED在照照明市场场的前景景备受瞩瞩目。欧欧、美及及日本等等先进技技术国家家也投注注许多人人力，成成立专门门的机构构推动白白光LEED研发发工作。可可见国外外LEDD显示屏屏技术主主要集中中在新材材料的开开发上，以以新发光光材料来来提高显显示屏的的

16、视觉效效果、能能耗等各各种性能能。随着能源源紧缺问问题越来来越突出出，LEED的重重要性和和市场空空间更加加显著。鉴鉴于我国国LEDD产业的的现状，不不论技术术还是产产能短期期内达到到世界先先进水平平都有相相当大的的难度。要要在国内内发展高高亮LEED产业业，可以以充分利利用国内内现有的的研发和和生产力力量，走走合作发发展的道道路。半导体产产业的全全球化发发展，是是每个企企业都要要面对和和无法回回避的。国国内企业业通过规规范股权权架构、加加大研发发，采取取并购和和合作的的方式将将海外先先进技术术引入国国内，可可争取与与国际大大厂基本本在同一一技术水水平进行行产业竞竞争。继继上海、厦厦门、大大连

17、、南南昌和深深圳成为为首批五五个国家家半导体体产业化化基地，国国内封装装和应用用企业形形成快速速的市场场适应能能力和价价格优势势，我国国大陆已已经成为为世界上上重要的的LEDD封装生生产基地地。封装装及应用用，尤其其是国际际应用产产品加工工有向我我国转移移的趋势势。在封封装和应应用领域域中国已已经完全全有可能能、有能能力在高高端市场场占据一一席之地地，但必必须加大大产品的的创新、加加强品牌牌的培育育。目前前全世界界都在寻寻求解决决经济发发展和能能源短缺缺的矛盾盾，给整整个绿色色照明生生产行业业带来广广阔的市市场前景景与新的的机遇。1.3 LEDD显示屏屏的信息息发布技技术现代社会会已经迈迈入信

18、息息化时代代，信息息传播速速度越来来越快，人人们对信信息的依依赖程度度也越来来越高。信信息技术术自然成成为优先先发展的的关键技技术之一一。随着着计算机机技术，尤尤其是网网络技术术的发展展，信息息以各种种文件格格式保存存，并以以数据包包的形式式在网上上传输。实实际应用用过程中中若信息息是以计计算机文文件的形形式传送送到LEED大屏屏幕或网网络终端端上显示示，其间间的控制制是由控控制软件件通过微微机或网网络来实实现的。信信息若寄寄托于GGSM网网络被传传送到LLED显显示屏上上时，其其间的控控制是由由GSMM网络控控制的。第二章 LEDD电子显显示屏的的介绍2.1 LEDD显示屏屏简介LED电电子

19、显示示屏是由由几万-几十十万个半半导体发发光二极极管像素素点均匀匀排列组组成。利利用不同同的材料料可以制制造不同同色彩的的LEDD像素点点。LEED显示示屏是集集光电子子技术、微微电子技技术、计计算机技技术、信信息处理理技术于于一体的的高技术术屏幕同同步的产产品。它它以其超超大画面面、超强强视觉、灵灵活多变变的显式式方式等等独具一一格的优优势，成成为目前前国际上上使用广广泛的显显示系统统，被应应用于金金融证券券、银行行利率、商商业广告告、文化化娱乐等等方面。用于制造造显示屏屏的发光光二极管管产品有有单管、矩矩阵块、象象素管三三种规格格，以满满足不同同使用场场合的要要求。LLED 显示屏屏按其使

20、使用环境境分为室室内显示示屏和室室外显示示屏。一一般把显显示图形形或文字字的LEED显示示屏称为为图文屏屏。图文文显示屏屏的主要要特征是是只控制制LEDD点阵中中各发光光器件的的通断，而而不控制制LEDD的发光光强弱。LLED图图文显示示屏的外外观可以以做成条条形，叫叫做条屏屏，也可可以按一一定高度度比例做做成矩形形的平面面图文显显示屏。条与平面显示屏在显示与控制的原理上并无区别。用点阵方方式构成成图形或或文字，是是非常灵灵活的，可可以根据据需要任任意组合合和变化化，只要要设计好好合适的的数据文文件，就就可以得得到满意意的显示示效果。因因而采用用点阵式式图文显显示屏显显示经常常需要变变化的信信

21、息，是是非常有有效的。为了吸引引观众增增强显示示效果，可可以有多多种显示示模式。最最简单的的显示模模式是静静态显示示，与静态态显示模模式相对对应的就有各各种动态态显示模模式，它它所显示示的图文文都是能能够动的的。产生生不同显显示模式式的方法法，并不不意味着着一定要要重新编编写显示示数据，可可以通过过一定的的算法从从原来的的显示数数据直接接生成。例例如，按按顺序调调整行号号，可以以使显示示图文产产生上下下平移；顺序调调整列显显示数据据的位置置，就可可以达到到左右平平移的目目的;同同时调整整行列顺顺序，就就能得到到对角线线平移的的效果。不过当算法太复杂，太浪费时间的话，可以考虑预先生成刷新数据，存

22、储备用。刷新的时间控制，要考虑运动图形文字的显示效果。刷新太慢，动感不显著，刷新太快，中间过程看不清。一般刷新周期可控制在几十毫秒范围之内。2.2LLED显显示屏的的特点随着科学学技术的的发展以以及制造造工艺的的进步，LLED显显示屏也也在不断断的进步步和完善善，高新新技术使使LEDD显示系系统与以以前相比比有了更更为优异异的性能能。当前前的LEED显示示系统主主要有以以下特点点：I.在局局部设计计上采用用模块化化电路设设计按功能分分成不同同的模块块，每个个模块之之间只需需要极少少的联系系，极大大的提高高了系统统的稳定定性、可可靠性。调调试、维维护难度度大大降降低。2.先进进的分布布式扫描描技

23、术显示部分分的扫描描采用扫扫描控制制技术，显显示部分分被分成成不同的的单元，独独立进行行扫描。每每个单元元间的信信号采用用信号锁锁存技术术进行同同步控制制，显示示的稳定定性大大大增强。3.可视视性好采用高性性能LEED驱动动芯片构构成的显显示屏具具有高亮亮度、色色彩鲜艳艳、视角角大，寿寿命长(不少于于50,0000小时)，稳定定性高，响响应速度度快等特特点。4.易于于安装采用显示示单元板板或显示示单元箱箱体，可可根据用用户要求求和应用用场所要要求任意意组装成成所需要要的显示示屏尺寸寸，如果果要扩大大或缩小小系统规规模，只只须按需需要在系系统中增增加新单单元，或或拆去某某个单元元，系统统完整性性

24、不会受受到多少少影响，便便于安装装和维护护。综上所述述 ，LLED显显示技术术作为一一种电子子信息显显示技术术，相信信随着各各种科学学技术的的发展，LLED显显示系统统以其优优异的性性能将会会有更为为广阔的的发展前前景。2.3LLED显显示屏的的分类1、按颜颜色基色色可以分分为:单基基色显示示屏:单单一颜色色（红色色或绿色色）。双基色显显示屏：红和绿绿双基色色、2566级灰度度、可以以显示6655336种颜颜色。 全彩彩色显示示屏：红红、绿、蓝蓝三基色色，2556级灰灰度的全全彩色显显示屏可可以显示示一千六六百多万万种颜色色。 2、按显显示器件件分类 :LEED数码码显示屏屏：显示示器件为为7

25、段码码数码管管，适于于制作时时钟屏、利利率屏等等，显示示数字的的电子显显示屏。 LEED点阵阵图文显显示屏：显示器器件是由由许多均均匀排列列的发光光二极管管组成的的点阵显显示模块块，适于于播放文文字、图图像信息息。 3、按使使用场合合分类 :室内内显示屏屏：发光光点较小小，一般般3mmm-8mmm，显显示面积积一般几几至十几几平方米米。 室外外显示屏屏：面积积一般几几十平方方米至几几百平方方米，亮亮度高，可可在阳光光下工作作，具有有防风、防防雨、防防水功能能。 4、按按发光点点直径分分类 室内内屏：3mmm、33.755mm、5mmm、 室外外屏：10mmm、12mmm、14mmm、16mmm

26、、18mmm、20mmm、25mmm、31.25mmm、36mmm室外屏发发光的基基本单元元为发光光筒，发发光筒的的原理是是将一组组红、绿绿、蓝发发光二极极管封在在一个塑塑料筒内内共同发发光增强强亮度。第三章LLED显显示屏的的组成3.1 LEDD显示模块块结构LED显显示屏通通常由若若干LEED点阵阵显示模模块组成成，用于于显示的的8x88单色LLED显显示点阵阵模块，每每块有664个LLED。为为了减少少引脚且且便于封封装，LLED显显示点阵阵模块采采用阵列列形式排排布，即即在行列列线的交交点处接接有显示示LEDD 。 8XX8 LLED点点阵的外外观及引引脚如图图3-11，等效效电路图图

27、如图33-2所示。LLED点点阵显示示模块的的显示一一般采用用动态扫扫描驱动动方式，每每次最多多只能点点亮一行行LEDD。微处处理器通通过和驱驱动器的的协同工工作来完完成对每每一个LLED点点阵显示示模块内内每个LLED显显示点的的亮、熄熄灭控制制操作。图3-11 8*8点阵阵外观及及引脚图图图3-22 8*8点阵阵等效电电路3.2 LEDD显示系统统的构成成LED显显示屏主主要包括括发光二二极管构构成的点点阵或像像素阵列列、驱动动电路、控控制系统统和传输输接口以以及相应应的应用用软件构构成，如如图3-3所示示。PC机输出接口电路输入接口电路信号控制、转换LED显示屏行列驱动控制系统图3-33

28、 LEED显示示系统构构成3.2.1 驱驱动电路路 LEDD显示屏屏驱动电电路的主主要作用用是接受受来自控控制系统统的数字字信号，使使LEDD阵列按按要求点点亮。(1)从从采用的的器件来来分有常常规型、专专用型及及功能型型:常规型驱驱动电路路是采用用通用的的集成电电路，如如 744HC1154,74HHC5995, 74LLS3774等作作为数据据装载的的主要器器件。这这种设计计，原理理简单，价价格便宜宜，且几几乎不受受器件来来源的限限制，是是目前较较为广泛泛的应用用形式。专用型驱驱动电路路，是国国内一些些有实力力的LEED显示示屏制造造厂家，通通过先进进的技术术手段，研研究开发发出的适适合自

29、己己产品的的专用LLED显显示屏驱驱动ICC。国外外的许多多IC制制造商也也在跟踪踪这个市市场，纷纷纷推出出一些新新的驱动动IC。这这些专用用型的驱驱动ICC，有的的比较简简单，仅仅仅是提提高了原原来通用用型驱动动IC的的集成度度或驱动动能力;有的则则比较复复杂，是是根据自自己的产产品特点点开发出出来的。 功能型型驱动集集成电路路是在专专用型驱驱动ICC的基础础上发展展起来的的。它不不仅可以以使显示示屏的功功能增强强，而且且还大大大简化了了系统设设计的复复杂程度度，提高高了LEED显示示屏的整整体稳定定性，是是LEDD显示屏屏驱动电电路的发发展趋势势。(2)从从实现信信息刷新新的原理理上分，L

30、LED显显示屏驱驱动电路路又分为为扫描型型及锁存存型两种种 :扫描型是是指显示示屏4行行、8行行、166行等nn行发光光二极管管共用一一组列驱驱动寄存存器，通通过行驱驱动管的的分时工工作，使使得每行行LEDD 的点点亮时间间占总时时间的 1/nn，只要要整屏的的刷新速速率大于于50HHZ，利利用人眼眼的视觉觉暂留效效应，就就可形成成一幅完完整的文文字或画画面。这这种设计计电路结结构比较较简单，使使用元器器件较少少，成本本较低，但但由于是是分时工工作，使使得每一一行LEED的点点亮时间间减少，使使LEDD的亮度度有所降降低。这这种驱动动方式一一般用于于室内LLED显显示屏。锁存型驱驱动是指指显示

31、屏屏上的每每一个 LEDD都对应应于一个个驱动电电路，与与扫描型型不同，驱驱动寄存存器无需需时分工工作，每每个LEED的亮亮度占空空比接近近 1000%。锁锁存型驱驱动如采采用常规规型的设设计方法法，则所所用元器器件较多多，成本本较高，如如采用专专用型或或功能型型IC设设计，则则成本将将大幅度度降低。一一般室外外LEDD显示屏屏大多用用锁存型型驱动。3.2.2 控控制系统统控制系统统负责接接收、转转换和处处理各种种外部信信号，并并以一定定的规律律和方式式将信号号传送到到LEDD显示屏屏上显示示。控制制系统是是LEDD显示屏屏中的一一个至关关重要的的组成部部分，它它的性能能以及所所能实现现的功能

32、能，也直直接代表表了显示示屏产品品的性能能水平。 (11)从实实现控制制的方式式来看，系系统控制制电路可可分为集集中式和和分散式两种 :集中式控控制系统统是指LLED显显示屏仅仅受一个个控制系系统指挥挥，各个个显示单单元具有有共同的的数据信信号，外外同步信信号和特特别控制制时基信信号。采采用这种种方式，需需要处理理的整屏屏信息量量大，工工作时时时钟频率率较高，控控制系统统的设计计较复杂杂，但易易于管理理，系统统可靠性性高，成成本低。分散式控控制系统统是指显显示屏的的每一个个单元都都有自己己的控制制系统，各各显示单单元仅有有共同的的数据信信号和外外同步信信号，而而没有共共同的特特别控制制时基信信

33、号，采采用这种种方式，仅仅需处理理一个单单元的信信息量，其其信息量量和工作作时钟频频率都比比较低，控控制系统统的设计计也很简简单，控控制电缆缆数据量量少，控控制距离离可较大大，同时时在单元元的生产产过程中中基本上上完成了了整屏的的调试。其其结构形形式大多多为半移移动式结结构，但但采用这这种方式式时，元元器件的的成本较较高。(2)从从显示的的实时性性可分为为同步显显示及异异步显示示两种:同步显示示方式是是指LEED显示示屏能同同步显示示计算机机CRTT上的信信息，可可将LEED显示示屏当作作一个计计算机的的外接大大显示器器。异步显示示方式常常用于由由单片机机控制的的显示系系统中。在在信息显显示的

34、实实时性要要求不高高的情况况下，单单片机通通过串口口按一定定的通讯讯协议接接收来自自计算机机串口的的信号，通通过处理理后，以以一定的的规律将将数据送送至显示示屏显示示。这类类显示屏屏的功能能比较单单一，只只适用于于简单的的文字及及图形显显示。(3)从从显示的的效果可可分为无无灰度级级显示及及多灰度度级显示示两类：无灰度级级显示是是指 LLED显显示屏的的每像素素点都只只有亮与与不亮两两种状态态，且全全屏点亮亮的刷新新时间一一样长。多灰度级级显示是是指LEED显示示屏中每每像素点点的亮度度是可控控的如 16级级灰度就就是指每每点的亮亮度从暗暗到亮可可分为 16级级。显然然无灰度度级显示示屏只适适

35、用于显显示文字字或简单单的图形形，而多多灰度级级的显示示屏就能能显示丰丰富多彩彩的画面面。3.2.3 显显示类型型LED大大屏幕显显示可分分为静态态显示和和动态扫扫描显示示两种。静态显示示每一个个像素需需要一套套驱动电电路，如如果显示示屏为NN*M个个像素，则则需要NN*M套套驱动电电路;动动态扫描描显示则则采用多多路复用用技术，如如果是PP路复用用，则每每P个像像素需一一套驱动动电路，N*M个像素仅需N*M/P套驱动电路。对动态扫描显示而言，P越大，所需驱动电路就越少，成本也就越低，引线也大大减少，更有利于高密度显示屏的制造。在实际使用的LED大屏幕显示器中，很少采用静态驱动。LED点点阵显

36、示示模块的的显示一一般采用用动态扫扫描驱动动方式，每每次最多多只能点点亮一行行LEDD。处理理器通过过和驱动动器的协协同工作作来完成成对每一一个LEED点阵阵显示模模块内每每个LEED显示示点的亮亮、熄灭灭控制操操作。数据采集集器从显显示卡上上获取显显示数据据并转化化为帧控控制器所所需的数数据格式式。帧控制制器从数数据采集集器上获获得数字字化的显显示信号号后，经经过筛选选、拾取取后，将将需要在在LEDD 显示示屏上显显示的内内容转换换为扫描描板所需需要的数数据格式式。也就就是说，帧帧控制器器将计算算机的标标准接口口获取控控制信号号，使用用户能通通过计算算机的应应用软件件（LEED 管管理工具具

37、）完成成对LEED 屏屏的控制制和调节节，使帧帧控制器器不但能能适应各各种不同同规格的的LEDD 屏，还还能调节节整屏的的亮度和和各色的的全屏亮亮度功能能，使LLED 屏具有有出色的的节能效效果。当当主控计计算机与与LEDD 屏相相距较远远时，可可利用帧帧控制器器上的长长线发送送电路和和长线接接收卡完完成帧控控制器与与扫描板板之间的的数据传传输。行行控器以以串行级级联的方方式连接接，从而而完成数数据在显显示屏上上某一方方向的分分配。各各行控制制器能从从其级联联总线上上获取其其所需的的显示数数据。由由于在级级联中加加入了定定位信息息，所以以行控制制器无须须外部设设置即可可自动定定位。因因此在全全

38、系列的的LEDD 控制制系统中中，行控控制器就就成为一一种通用用的标准准部件。显显示单元元模块是是由LEED 显显示控制制芯片及及其外围围电路组组成。显显示单元元模块也也是以串串行级联联方式来来完成显显示数据据在LEED 屏屏上的另另一个方方向上的的数据分分配。在在扫描板板控制下下，显示示单元模模块重复复显示的的频率不不低于1120HHz，且且控制输输出引脚脚上输出出的是一一个带有有非线性性视觉纠纠正的具具有2556级灰灰度的以以占空比比形式表表示的灰灰度值。3.3 LEDD显示屏的的硬件原原理LED显显示屏由由控制系系统、驱驱动系统统和显示示器件组组成，其其中微处处理器控控制系统统是整个个显

39、示屏屏的核心心。屏体体的主要要部分是是显示点点阵，还还有行列列驱动电电路。系系统显示示点阵采采用8XX8单色色显示单单元。控控制电路路采用动动态扫描描驱动方方式驱动动LEDD器件，每每两行一一个控制制器，控控制完成成整个显显示电路路的行列列驱动。LLED显显示屏的的系统硬硬件结构构框图如如图3-4 所所示:图3-44 系统统硬件结结构框图图LED大大屏幕是是由众多多点阵模模块排列列而成。本本系统由由于横向向点阵的的列数较较多，若若采用列列扫描方方式来刷刷新点阵阵，有两两点不足足:一是是点阵亮亮度受影影响，二二是整个个屏幕的的刷新频频率随着着列数的的增加而而降低。为为了避免免列扫描描的不足足，可

40、以以采用行行扫描方方式。这这种扫描描方式从从每行模模块的第第一行LLED顺顺次到该该行模块块的最后后一行LLED依依次点亮亮模块的的每一行行。对于于由8xxS的模模块构成成的点阵阵来说，只只要8次次即可将将每个模模块刷新新一次，也也就是将将屏幕刷刷新一次次。LEED显示示屏作为为一个单单独的显显示硬件件，它能能够将外外来数据据转换成成图像显显示出来来。这个个过程由由硬件驱驱动程序序来控制制和实现现。显示过程程是这样样的:首首先控制制显示的的单片机机接收LLED屏屏主控微微机传来来的数据据(按照照通信协协议组织织的数据据);接接着，主主控程序序将数据据转换成成屏幕显显示的图图形，存存储到显显存；

41、再按照照扫描顺顺序与屏屏幕对应应关系，将将显存内内容转换换成扫描描内容;再将数数据输出出到控制制单个LLED模模块的数数据锁存存器;最最后扫描描锁存器器中的数数据，刷刷新屏幕幕。第四章LLED显显示屏的的设计LED点点阵电子子显示屏屏制作简简单，安安装方便便，被广广泛应用用于各种种公共场场合，如如汽车报报站器、广广告屏以以及公告告牌等。4.1 LEDD点阵显示示屏驱动设设计4.1.1 常常规驱动动电路的的设计LED显显示屏的的扫描驱驱动电路路原理见见图4-1所示示。显然然，在脉脉冲周期期的T11期间，LLED处处于发光光状态，而而在脉冲冲周期TT2期间间，LEED处于于熄灭状状态。图4-11

42、扫描描驱动电电路原理理由于LEED发光光管没有有余辉效效应，则则当扫描描周期TT(T11+ TT2)较较大时，也也即亮暗暗重复得得不够快快时，人人眼就有有一亮一一暗的感感觉，称称之为闪闪烁;而而当重复复频率较较高，即即T较短短时，由由于人眼眼的视觉觉暂留效效应，闪闪烁感消消失，人人眼观察察到的LLED就就为连续续稳定的的发光。理理论 与与实践证证明，当当T500Hz，时时，在常常规的背背景亮度度下，LLED的的显示就就不会有有闪烁感感。根据这一一原理，将将LEDD发光管管排成阵阵列行式式结构，称称横线为为行，纵纵线为列列。如NN行LEED共用用一列数数据，称称其为II/N 扫描方方式，或或称1

43、:N扫描描。N常常规取值值有4, 8,16,32等。当N根行线线中的某某一行有有效时(处于高高电平)，则该该行中的的发光管管亮暗全全由对应应的列线线确定，列列线为低低电平，发发光管就就亮，列列线为高高电平，发发光管灭灭。当NN根行线线分时工工作且刷刷新速率率足够高高时，就就能显示示出一幅幅稳定完完整的文文字或图图形。用74HHC5995作为为列数据据锁存器器，用774HCC 1661作为为行计数数器，以以74HHC 1164作作为列译译码驱动动器，TTIP1127作作为行驱驱动管。其工作原理为:利用串行时钟CLK信号，将第一行要显示的数据逐位移入74HC595中，当全行数据全部移到位后，产生的

44、数据锁存信号STR将数据由74HC595的后台移入前台锁存，同时利用STR信号进行计数译码产生第一行有效信号，使第一行PNP管饱和导通，即第一行的LED 正端全部接为高电平，由于在74HC595中锁存的数据将使对应的列驱动三极管8050导通或截止，所以第一行LED的亮暗将由所移入的数据确定，在第一行有效的时期内，移位时钟移入第二行要显示的数据，全部移入后，进行数据锁存并由计数译码电路产生第二行有效信号，显示第二行数据-一如此重复，当移位时钟足够高使整屏刷新速率50Hz时，就可显示一幅稳定完整的画面。4.1.2点阵显显示屏显显示串行方式式可同时时显示44个166l6点点阵汉字字或8个个168点阵

45、阵的汉字字、字符符或数字字。点阵阵显示屏屏每个单单元由116个888点阵阵LEDD显示模模块、行行信号选选择译码码器744HC1138、驱驱动器774HCC2455、数据据移位寄寄存器774HCC5955和行驱驱动器组组成。单单元显示示屏可以以接收控控制器(主控制制电路板板)或上上一级显显示单元元模块传传输下来来的数据据信息和和命令信信息，并并可将这这些数据据信息和和命令信信息不经经任何变变化地再再传送到到下一级级显示模模块单元元中，因因此显示示屏可扩扩展至更更多的显显示单元元，用于于显示更更多的内内容。此方案为为点阵显显示屏系系统中比比较常用用的，所所用器件件也比较较常用，容容易买到到。但是

46、是它存在在一个致致命的缺缺点，就就是刷新新速度不不够快。如如果要驱驱动644列点阵阵显示，通通用511单片机机会比较较吃力，出出现比较较严重的的闪烁停停滞现象象。此外外，要实实现文字字的左右右移动和和调整移移动速度度等功能能，都会会给软件件设计带带来较多多困难。并行方式式显示可可以通过过锁存器器芯片来来扩展II/O口，达达到控制制LEDD点阵的的64个个列线的的目的。运运用166片锁存存器744HC5573来来组成88组双缓缓冲寄存存器，驱驱动LEED点阵阵的8组组列线，用用4/116译码码器744HC5595对对LEDD点阵的的16行行进行扫扫描。在在送每一一行的数数据到LLED点点阵前，先

47、先把数据据分别送送到第一一级的88个744HC5573，然然后再给给第二级级的8个个74HHC5773送锁锁脉冲，数数据一起起输出到到LEDD点阵列列中，这这样就避避免了各各行数据据显示不不同步问问题。由由于并行行数据传传输速度度比串行行快，所所以字符符闪烁的的问题得得到较好好地解决决，文字字左右移移动也比比较容易易控制。4.2 LEDD显示屏的的控制模式式单机工作作模式采采用一个个单片机机控制实实现所有有功能，其其中包括括LEDD点阵显显示屏的的刷新显显示、模模式设定定、时间间读取、温温度检测测，以及及与上位位机的通通信等。只只用一个个单片机机控制点点阵显示示屏可以以使电路路大大减减化，软软件设计计方面也也容易实实现。但但是，将将所有功功能集成成在一起起，一片片AT889C51单片机机处理能能力是不不够的。此此时，单单片机的的CPUU内部资资源已显显不足，会会导致系系统功能能欠佳，达达不到较较好的性性能。主从从工作模模式采用用主从单单片机工工作方式式来控制制整个系系统。其其中一个个单片机机用于控控制LEED点阵阵显示，另另外一个个单片机机用于扩扩展键盘盘、串口口与上位位机通信信、