第4章_4.4_二極管_LED點(diǎn)陣

1、LED 點(diǎn)陣 背景背景 LEDLED顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)顯示屏作為信息傳播的一種重要手段，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標(biāo)志。的標(biāo)志。 LEDLED采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、發(fā)光效率采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、發(fā)光效率高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、可靠耐用、組態(tài)靈活、安全、響應(yīng)高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)、可靠耐用、組態(tài)靈活、安全、響應(yīng)時(shí)間短、綠色環(huán)保、控制靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)時(shí)間短、綠色環(huán)保、控制靈活、色彩豐富以及對(duì)室內(nèi)外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。系統(tǒng)的背景國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2、 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)第一階段：產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主 ；國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 第二階段：藍(lán)色LED晶片研制成功，全彩色LED顯示屏進(jìn)入市場(chǎng) 。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 第三階段：國(guó)內(nèi)大屏幕帶入全彩時(shí)代 點(diǎn)陣系統(tǒng)總體框圖及工作過(guò)程單片機(jī)單片機(jī)列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器電源電源行行驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)器器 LED顯示點(diǎn)陣顯示點(diǎn)陣應(yīng)用生活中，生活中，LED點(diǎn)陣顯示屏隨處可見。點(diǎn)陣顯示屏隨處可見。 銀行銀行公交車公交車戶外廣告牌戶外廣告牌目目 錄錄 1616 LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 LED點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏原理 大型大型LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 漢字點(diǎn)陣字模的提取漢字點(diǎn)陣字模的提取 標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)化接口 LED點(diǎn)

3、陣顯示屏結(jié)構(gòu)88點(diǎn)陣實(shí)物圖點(diǎn)陣實(shí)物圖 1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成一個(gè)個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成一個(gè)“點(diǎn)點(diǎn)”，64個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成“88點(diǎn)點(diǎn)陣陣”，若每個(gè)發(fā)光二極管由一根數(shù)據(jù)線控制較浪費(fèi)。，若每個(gè)發(fā)光二極管由一根數(shù)據(jù)線控制較浪費(fèi)。 LED點(diǎn)陣顯示屏結(jié)構(gòu) 1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成一個(gè)個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成一個(gè)“點(diǎn)點(diǎn)”，64個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成“88點(diǎn)點(diǎn)陣陣”，若每個(gè)發(fā)光二極管由一根數(shù)據(jù)線控制較浪費(fèi)。，若每個(gè)發(fā)光二極管由一根數(shù)據(jù)線控制較浪費(fèi)。 44矩陣鍵盤矩陣鍵盤 回憶學(xué)習(xí)按鍵時(shí)， IO口資源不夠 將鍵盤替換成發(fā) 光二極管 44點(diǎn)陣點(diǎn)陣 行列交叉處行列交叉處 row1 = 0， column1 = 1

4、， 發(fā)光二極管亮 01LED點(diǎn)陣顯示屏結(jié)構(gòu)88點(diǎn)陣實(shí)物圖點(diǎn)陣實(shí)物圖注：注： 不同型號(hào)點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能不同；不同型號(hào)點(diǎn)陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能不同；v 同一型號(hào)點(diǎn)陣在印制板上放置方向不同，同一型號(hào)點(diǎn)陣在印制板上放置方向不同， 控制方法也不同?？刂品椒ㄒ膊煌?0 row = 1， column = 0， 發(fā)光二極管亮電路設(shè)計(jì) 為節(jié)省為節(jié)省IO口，選用串轉(zhuǎn)并芯片口，選用串轉(zhuǎn)并芯片74HC595作為作為“列列”控制信號(hào)，控制信號(hào)，74HC138作為作為“行行”控制信號(hào)，控制信號(hào)，88點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下圖點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下圖所示。所示。 74HC59574HC138LNM-788BS輸出輸出8路互斥路互

5、斥低有效低有效信號(hào)，更好控制行信號(hào)，更好控制行 電路制作 制作好的樣品效果圖如下圖所示，基于該電路板編寫制作好的樣品效果圖如下圖所示，基于該電路板編寫驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序。 驅(qū)動(dòng)軟件顯示第顯示第1行行顯示第顯示第2行行顯示第顯示第3行行顯示第顯示第4行行顯示第顯示第5行行顯示第顯示第6行行顯示第顯示第7行行顯示第顯示第8行行例如顯示例如顯示“9”，顯示過(guò)程如下圖所示。，顯示過(guò)程如下圖所示。 “行”信號(hào)的產(chǎn)生 前面的實(shí)驗(yàn)已詳細(xì)介紹過(guò)前面的實(shí)驗(yàn)已詳細(xì)介紹過(guò)74HC595，不再重復(fù)介紹其產(chǎn)生的，不再重復(fù)介紹其產(chǎn)生的“列列”信號(hào)，現(xiàn)重點(diǎn)介紹由信號(hào)，現(xiàn)重點(diǎn)介紹由74HC138產(chǎn)生的產(chǎn)生的“行行”信號(hào)。信號(hào)

6、。 真值表真值表Y7YnY1Y0低有效 “行”信號(hào)P1.0P1.1P1.28051ABCVCCGNDVCCGNDDSTRCP57913681024延時(shí)程序 通常，顯示器的刷新頻率需要通常，顯示器的刷新頻率需要60Hz以上才不會(huì)出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象，即以上才不會(huì)出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象，即1s至少需要整屏刷新至少需要整屏刷新60次。次。 對(duì)于對(duì)于88點(diǎn)陣，共點(diǎn)陣，共8行，為達(dá)到行，為達(dá)到60Hz的刷新頻率，每秒鐘至少需顯示的刷新頻率，每秒鐘至少需顯示860 = 480行，則顯示一行完需延時(shí)行，則顯示一行完需延時(shí)1 480 2.08ms，為了保證顯示亮，為了保證顯示亮度與屏不出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，顯示完一行約延時(shí)度與屏不出現(xiàn)

7、抖動(dòng)現(xiàn)象，顯示完一行約延時(shí)0.5ms，延時(shí)函數(shù)如下。，延時(shí)函數(shù)如下。 88點(diǎn)陣顯示“9”測(cè)試用例為什么兩次調(diào)用為什么兩次調(diào)用“列列”信息子程序信息子程序 程序流程：程序流程：初始化初始化 8行顯示完畢？行顯示完畢？發(fā)送列信息發(fā)送列信息 發(fā)送行信息發(fā)送行信息 NY已確定已確定 “ “本行本行”，而上一行的，而上一行的“列列”信息信息未更新，在確定未更新，在確定 “ “本行本行”的的“列列”信息前信息前會(huì)暫時(shí)顯示會(huì)暫時(shí)顯示“上行上行”數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，出現(xiàn)出現(xiàn)“拖影拖影” ” 加入調(diào)用加入調(diào)用“列列”信息子程序，發(fā)送信息子程序，發(fā)送空行空行，在確定在確定“本行本行”前，前，清空清空“上行上行”數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

8、消除消除“拖影拖影” 方案方案1，可行，但效率低，可行，但效率低 消除“拖影”方案2OE：Output EnableOE = 0，輸出有效OE = 1，輸出高阻態(tài)鎖存器輸出數(shù)據(jù)鎖存器輸出數(shù)據(jù)鎖存器不輸出數(shù)鎖存器不輸出數(shù) 據(jù)，據(jù)，點(diǎn)陣全部熄滅點(diǎn)陣全部熄滅 通過(guò)通過(guò)IO口控制口控制OE輸出輸出1來(lái)替換程序來(lái)替換程序發(fā)送發(fā)送“空行空行” 74HC59574HC138LNM-788BS改進(jìn)后的電路：改進(jìn)后的電路： 目目 錄錄 1616 LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏LED點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏原理 大型大型LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏漢字點(diǎn)陣字模的提取漢字點(diǎn)陣字模的提取 標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)化接口 標(biāo)準(zhǔn)化接口R

9、S232接口USB接口網(wǎng)絡(luò)接口計(jì)算機(jī)常見接口計(jì)算機(jī)常見接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口接口 ABCSCKLTBRGGNDENGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND1357911131524681012141612接口接口 GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDLTBSCKRGENABGND1357911131524681012141604接口接口 點(diǎn)陣屏常見接口點(diǎn)陣屏常見接口 88點(diǎn)陣是構(gòu)成戶外大型點(diǎn)陣是構(gòu)成戶外大型LED屏的最小項(xiàng)，并且到目前為止，已屏的最小項(xiàng)，并且到目前為止，已經(jīng)完

10、全實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化，像計(jì)算機(jī)一樣，經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化，像計(jì)算機(jī)一樣，LED顯示屏也定義了顯示屏也定義了一系列標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。一系列標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 不同接口控制方法不同，不同接口控制方法不同，LEDLED屏顯示效果不同，應(yīng)用于不同場(chǎng)合屏顯示效果不同，應(yīng)用于不同場(chǎng)合 08接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口引腳圖接口引腳圖08接口引腳功能定義接口引腳功能定義 等同等同74HC59574HC595的的“STRSTR” ” 等同等同74HC59574HC595的的“CPCP” ”

11、08接口08接口引腳功能定義接口引腳功能定義 12接口12接口引腳功能定義接口引腳功能定義 04接口04接口引腳功能定義接口引腳功能定義 標(biāo)準(zhǔn)化接口目目 錄錄 1616 LED點(diǎn)陣顯點(diǎn)陣顯 示屏示屏LED點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏原理 大型大型LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 漢字點(diǎn)陣字模的提取漢字點(diǎn)陣字模的提取 標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)化接口 1616 LED點(diǎn)陣顯示屏行與行相連 列與列相連1616LED點(diǎn)陣點(diǎn)陣01Row = 0，Column = 1，“點(diǎn)點(diǎn)”亮，原理同亮，原理同88點(diǎn)陣。點(diǎn)陣。 1616 LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路 1616 LED需需16路路“行行”信號(hào)與信號(hào)與 “列列”信號(hào)，而一片信號(hào)，而一片

12、74HC138只能產(chǎn)生只能產(chǎn)生8路路“行行”信號(hào)，一片信號(hào)，一片74HC595只能產(chǎn)生只能產(chǎn)生8路路“列列”信號(hào)。信號(hào)。 回憶ROM128中產(chǎn)生 16個(gè)地址的方法 A0A1A2A3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15 將2片74HC138級(jí)聯(lián) 產(chǎn)生16路“行”信號(hào) ABCDS0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15輸入輸入4 4路路“行行”信號(hào)信號(hào)譯碼產(chǎn)生譯碼產(chǎn)生1616路路“行行”信號(hào)信號(hào) 回憶TinyHMI中控制 2個(gè)數(shù)碼管的方法 將2片74HC595級(jí)聯(lián) 產(chǎn)生16路“列”信號(hào) 1616 LED點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路74HC5

13、9574HC59574HC13874HC138目目 錄錄 1616 LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 LED點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏原理 大型大型LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 漢字點(diǎn)陣字模的提取漢字點(diǎn)陣字模的提取 標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)化接口 TKStudio配套字模軟件配套字模軟件 漢字點(diǎn)陣字模的提取 人工排列取字模工作量太大，可借助軟件對(duì)字模進(jìn)行提取。人工排列取字模工作量太大，可借助軟件對(duì)字模進(jìn)行提取。 查看幫助欄學(xué)習(xí)使用該軟件查看幫助欄學(xué)習(xí)使用該軟件 還有多種字模提取軟件，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其它途徑獲取。還有多種字模提取軟件，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其它途徑獲取。 目目 錄錄 1616 LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 LED

14、點(diǎn)陣顯示屏原理點(diǎn)陣顯示屏原理 大型大型LED點(diǎn)陣顯示屏點(diǎn)陣顯示屏 漢字點(diǎn)陣字模的提取漢字點(diǎn)陣字模的提取 標(biāo)準(zhǔn)化接口標(biāo)準(zhǔn)化接口 大型LED點(diǎn)陣顯示屏構(gòu)成16行行64列列LED點(diǎn)陣點(diǎn)陣74HC595495374HC13874HC245495374HC13874HC24508接口接口GNDGNDGNDENR1R2GNDGNDABCDG1G2RCKSCK行行列列行行 用用1616點(diǎn)陣屏來(lái)構(gòu)成大型顯示屏是很不經(jīng)濟(jì)的，改進(jìn)后，用于點(diǎn)陣屏來(lái)構(gòu)成大型顯示屏是很不經(jīng)濟(jì)的，改進(jìn)后，用于組裝組裝 LED屏的最小項(xiàng)功能框圖如下所示。屏的最小項(xiàng)功能框圖如下所示。 08接口行掃描列顯示LED點(diǎn)陣顯示區(qū)LED屏最小項(xiàng)顯示原

15、理08接口接口GNDGNDGNDENR1R2GNDGNDABCDG1G2GNDGND16行行64列列LED點(diǎn)陣點(diǎn)陣74HC13874HC138通過(guò)接口接口將數(shù)據(jù)和信息送入點(diǎn)陣每行每行64個(gè)點(diǎn)，全部點(diǎn)亮消耗電流較大，個(gè)點(diǎn)，全部點(diǎn)亮消耗電流較大，74HC138驅(qū)動(dòng)能力不夠驅(qū)動(dòng)能力不夠 49534953行行行行行驅(qū)動(dòng)管行驅(qū)動(dòng)管，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力74HC595列列8片74HC595級(jí)聯(lián)產(chǎn)生6464列控制信列控制信號(hào)號(hào)2片74HC138譯碼得到1616行控制信號(hào)行控制信號(hào) 先發(fā)送行信息，再發(fā)送列信息，完成先發(fā)送行信息，再發(fā)送列信息，完成一行數(shù)據(jù)顯示一行數(shù)據(jù)顯示vv 循環(huán)循環(huán)上操作，完成上操作，完成整屏數(shù)據(jù)顯示整屏數(shù)據(jù)顯示08接口接口G