LED點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)論文

1、 目 錄摘要 11 緒 論 21.1 L E D 顯 示 屏 的 研 究 背 景 及 意 義 22 L E D 電 子 顯 示 屏 的 介 紹 22.1 L E D 顯 示 屏 簡(jiǎn) 介 22.2 L E D 顯 示 屏 的 分 類(lèi) 33 L E D 顯 示 屏 的 組 成 43.1 L E D 顯 示 模 塊 結(jié) 構(gòu) 43.2 L E D 顯 示 系 統(tǒng) 的 構(gòu) 成 53.3 L E D 顯 示 屏 的 硬 件 原 理 64 L E D 顯 示 屏 的 設(shè) 計(jì) 74.1 L E D 點(diǎn) 陣 顯 示 屏 驅(qū) 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 74.2 L E D 顯 示 屏 的 控 制 模 式 8 84.3 L E

2、D 顯 示 屏 的 主 控 電 路 4.4 L E D 顯 示 屏 的 實(shí) 現(xiàn) 技 術(shù) 95 L E D 顯 示 屏 的 應(yīng) 用 105.1 L E D 顯 示 屏 的 應(yīng) 用 105 . 2 成 果 展 示 與 總 結(jié) 115.3 L E D 顯 示 屏 的 術(shù) 語(yǔ) 解 釋 13參 考 文 獻(xiàn) 15致 謝 16 LED 顯示屏設(shè)計(jì)與制作摘要：LED 就是 light emitting diode （發(fā)光二極管）的英文縮寫(xiě),它是一種能發(fā)光的二極管。LED 顯示屏（LED display），又叫電子顯示屏或者飄字屏幕，是由LED 點(diǎn)陣組成，通過(guò)紅色或綠色燈珠的亮滅來(lái)顯示文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等各

3、種信息的顯示屏幕，內(nèi)容可以隨時(shí)更換，各部分組件都是模塊化結(jié)構(gòu)，通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源組成。顯示模塊由 LED 燈組成的點(diǎn)陣構(gòu)成，負(fù)責(zé)發(fā)光顯示；控制系統(tǒng)通過(guò)控制相應(yīng)區(qū)域的亮滅，可以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內(nèi)容，恒舞動(dòng)卡主要是播放動(dòng)畫(huà)的；電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)將輸入電壓或電流轉(zhuǎn)為顯示屏需要的電壓電流。關(guān)鍵詞：LED；數(shù)據(jù)傳輸；信息發(fā)布系統(tǒng)；單片機(jī)1 1 緒論1.1 LED 顯示屏的研究背景及意義發(fā)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(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí)，能

4、量差以光的形式輻射出來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。當(dāng)在 PN 結(jié)上加以正向電壓之后，P 區(qū)的空穴注入至 N 區(qū)，N 區(qū)的電子注入至 P 區(qū)，相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合，這些多數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學(xué)諧振腔，發(fā)射的是非相干光。近年來(lái)，隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展，LED 顯示屏從室內(nèi)走到室外，其顯示內(nèi)容也從沒(méi)有層次的計(jì)算文字動(dòng)畫(huà)發(fā)展到能顯示有層次的電視圖像。國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部委托藍(lán)通電子科技有限責(zé)任公司制定的LED 顯示屏技術(shù)條件也于1998 年正式頒布實(shí)施。進(jìn)入新世紀(jì)，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國(guó)加入 W

5、TO、北京奧運(yùn)成功舉辦等，成為 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機(jī)，我國(guó) LED 顯示屏及相關(guān)的技術(shù)必將得到飛躍發(fā)展。2 LED 電子顯示屏的介紹2.1 LED 顯示屏簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED 電子顯示屏是由幾萬(wàn) -幾十萬(wàn)個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點(diǎn)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(diǎn)。LED 顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的高技術(shù)屏幕同步的產(chǎn)品。它以其超大畫(huà)面、超強(qiáng)視覺(jué)、靈活多變的顯式方式等獨(dú)具一格的優(yōu)勢(shì)，成為目前國(guó)際上使用廣泛的顯示系統(tǒng)，被應(yīng)用于金融證券、銀行利率、商業(yè)廣告、文化娛樂(lè)等方面。用于制造顯示屏的發(fā)光二極管產(chǎn)品有單管、矩陣塊、象素管三種規(guī)格，以

6、滿足不同使用場(chǎng)合的要求。 LED 顯示屏按其使用環(huán)境分為室內(nèi)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(chēng)為圖文屏。圖文顯示屏的主要特征是只控制 LED 點(diǎn)陣中各發(fā)光器件的通斷，而不控制 LED 的發(fā)光強(qiáng)弱。LED 圖文顯示1 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(wú)區(qū)別。用點(diǎn)陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計(jì)好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點(diǎn)陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。為了吸引觀眾增強(qiáng)顯示效果，可以有多種顯示模式。最簡(jiǎn)單的

7、顯示模式是靜態(tài)顯示，與靜態(tài)顯示模式相對(duì)應(yīng)的就有各種動(dòng)態(tài)顯示模式，它所顯示的圖文都是能夠動(dòng)的。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)，可以通過(guò)一定的算法從原來(lái)的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號(hào)，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達(dá)到左右平移的目的;同時(shí)調(diào)整行列順序，就能得到對(duì)角線平移的效果。不過(guò)當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費(fèi)時(shí)間的話，可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)備用。刷新的時(shí)間控制，要考慮運(yùn)動(dòng)圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動(dòng)感不顯著，刷新太快，中間過(guò)程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內(nèi)。2.2 LED 顯示屏的分類(lèi)1、按顏色基色可以分為:單基色

8、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(jí)灰度、可以顯示 65536 種顏色。全彩色顯示屏：紅、綠、藍(lán)三基色，256 級(jí)灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千六百多萬(wàn)種顏色。2、按顯示器件分類(lèi) :LED 數(shù)碼顯示屏：顯示器件為 7 段碼數(shù)碼管，適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等，顯示數(shù)字的電子顯示屏。LED 點(diǎn)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(diǎn)陣顯示模塊，適于播放文字、圖像信息。3、按使用場(chǎng)合分類(lèi) :室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點(diǎn)較小，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(yáng)光下工作，2 具有防風(fēng)、防雨、防

9、水功能。4、按發(fā)光點(diǎn)直徑分類(lèi)室內(nèi)屏：3mm、3.75mm、5mm、室外屏：10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、25mm、31.25mm、36mm室外屏發(fā)光的基本單元為發(fā)光筒，發(fā)光筒的原理是將一組紅、綠、藍(lán)發(fā)光二極管封在一個(gè)塑料筒內(nèi)共同發(fā)光增強(qiáng)亮度。3 LED 顯示屏的組成3.1 LED 顯示模塊結(jié)構(gòu)LED顯示屏通常由若干LED點(diǎn)陣顯示模塊組成，用于顯示的8x8單色LED顯示點(diǎn)陣模塊，每塊有64個(gè)LED。為了減少引腳且便于封裝，LED顯示點(diǎn)陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點(diǎn)處接有顯示LED 。 8X8 LED點(diǎn)陣的外觀及引腳如圖3-1，等效電路圖如圖3-2所示。LE

10、D點(diǎn)陣顯示模塊的顯示一般采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式，每次最多只能點(diǎn)亮一行LED。微處理器通過(guò)和驅(qū)動(dòng)器的協(xié)同工作來(lái)完成對(duì)每一個(gè)LED點(diǎn)陣顯示模塊內(nèi)每個(gè)LED顯示點(diǎn)的亮、熄滅控制操作。圖3-1 8*8點(diǎn)陣外觀及引腳圖3 圖 3-2 8*8 點(diǎn)陣等效電路3.2 LED 顯示系統(tǒng)的構(gòu)成LED 顯示屏主要包括發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)陣或像素陣列、驅(qū)動(dòng)電路、控制系統(tǒng)和傳輸接口以及相應(yīng)的應(yīng)用軟件構(gòu)成，如圖 3-3 所示。輸入接口電路PC 機(jī)控制系統(tǒng)圖3-3 LED 顯示系統(tǒng)構(gòu)成專(zhuān)用型驅(qū)動(dòng)電路，是國(guó)內(nèi)一些有實(shí)力的 LED 顯示屏制造廠家，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段，研究開(kāi)發(fā)出的適合自己產(chǎn)品的專(zhuān)用 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng) IC。國(guó)外的

11、許多 IC制造商也在跟蹤這個(gè)市場(chǎng)，紛紛推出一些新的驅(qū)動(dòng) IC。這些專(zhuān)用型的驅(qū)動(dòng) IC，有的比較簡(jiǎn)單，僅僅是提高了原來(lái)通用型驅(qū)動(dòng) IC 的集成度或驅(qū)動(dòng)能力;有的則比較復(fù)雜，是根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出來(lái)的。鎖存型驅(qū)動(dòng)是指顯示屏上的每一個(gè) LED 都對(duì)應(yīng)于一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，與掃描型不同，驅(qū)動(dòng)寄存器無(wú)需時(shí)分工作，每個(gè) LED 的亮度占空比接近 100%。鎖存型驅(qū)動(dòng)如采用常規(guī)型的設(shè)計(jì)方法，則所用元器件較多，成本較高，如采用專(zhuān)用型或功能型IC 設(shè)計(jì)，則成本將大幅度降低。一般室外LED 顯示屏大多用鎖存型驅(qū)動(dòng)。4 3.3 LED 顯示屏的硬件原理LED 顯示屏由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和顯示器件組成，其中微處理器控制

12、系統(tǒng)是整個(gè)顯示屏的核心。屏體的主要部分是顯示點(diǎn)陣，還有行列驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)顯示點(diǎn)陣采用 8X8 單色顯示單元?？刂齐娐凡捎脛?dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng) LED 器件，每?jī)尚幸粋€(gè)控制器，控制完成整個(gè)顯示電路的行列驅(qū)動(dòng)。LED 顯示屏的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-4 所示:圖3-4 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖LED 大屏幕是由眾多點(diǎn)陣模塊排列而成。本系統(tǒng)由于橫向點(diǎn)陣的列數(shù)較多，若采用列掃描方式來(lái)刷新點(diǎn)陣，有兩點(diǎn)不足:一是點(diǎn)陣亮度受影響，二是整個(gè)屏幕的刷新頻率隨著列數(shù)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(diǎn)亮模塊的每一行。對(duì)于由

13、 8xS 的模塊構(gòu)成的點(diǎn)陣來(lái)說(shuō)，只要 8 次即可將每個(gè)模塊刷新一次，也就是將屏幕刷新一次。LED 顯示屏作為一個(gè)單獨(dú)的顯示硬件，它能夠?qū)⑼鈦?lái)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像顯示出來(lái)。這個(gè)過(guò)程由硬件驅(qū)動(dòng)程序來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)。顯示過(guò)程是這樣的:首先控制顯示的單片機(jī)接收 LED 屏主控微通信協(xié)議組織的數(shù)據(jù));接著，主控程序?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成屏幕顯示的圖形，存儲(chǔ)到顯存；再按照掃描順序與屏幕對(duì)應(yīng)關(guān)系，將顯存內(nèi)容轉(zhuǎn)換成掃描內(nèi)容;再將數(shù)據(jù)輸出到控制單個(gè)LED 模塊的數(shù)據(jù)鎖存器;最后掃描鎖存器中的數(shù)據(jù)，刷新屏幕。5 4 LED 顯示屏的設(shè)計(jì)LED 點(diǎn)陣電子顯示屏制作簡(jiǎn)單，安裝方便，被廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合，如汽車(chē)報(bào)站器、廣告屏以及公告牌

14、等。4.1 LED 點(diǎn)陣顯示屏驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)LED 顯示屏的掃描驅(qū)動(dòng)電路原理見(jiàn)圖 4-1 所示。顯然，在脈沖周期的 T1 期間，LED 處于發(fā)光狀態(tài)，而在脈沖周期 T2 期間，LED 處于熄滅狀態(tài)。圖 4-1 掃描驅(qū)動(dòng)電路原理由于 LED 發(fā)光管沒(méi)有余輝效應(yīng)，則當(dāng)掃描周期 T(T1+ T2)較大時(shí)，也即亮暗重復(fù)得不夠快時(shí)，人眼就有一亮一暗的感覺(jué)，稱(chēng)之為閃爍;而當(dāng)重復(fù)頻率較高，即 T 較短時(shí)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，閃爍感消失，人眼觀察到的 LED 就為連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)光。理論 與實(shí)踐證明，當(dāng) T50Hz，時(shí)，在常規(guī)的背景亮度下，LED 的顯示就不會(huì)有閃爍感。根據(jù)這一原理，將 LED 發(fā)光管排成陣列行式結(jié)

15、構(gòu)，稱(chēng)橫線為行，縱線為列。如 N 行 LED 共用一列數(shù)據(jù)，稱(chēng)其為 I/N 掃描方式，或稱(chēng) 1:N 掃描。N 常規(guī)取值有4, 8,16,32 等。當(dāng) N 根行線中的某一行有效時(shí)(處于高電平)，則該行中的發(fā)光管亮暗全由對(duì)應(yīng)的列線確定，列線為低電平，發(fā)光管就亮，列線為高電平，發(fā)光管滅。當(dāng) N 根行線分時(shí)工作且刷新速率足夠高時(shí)，就能顯示出一幅穩(wěn)定完整的文字或圖形。用 74HC595 作為列數(shù)據(jù)鎖存器，用 74HC 161 作為行計(jì)數(shù)器，以 74HC 164作為列譯碼驅(qū)動(dòng)器，TIP127 作為行驅(qū)動(dòng)管。其工作原理為:利用串行時(shí)鐘 CLK 信號(hào)，將第一行要顯示的數(shù)據(jù)逐位移入 74HC595 中，當(dāng)全行數(shù)

16、據(jù)全部移到位后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)鎖存信號(hào) STR 將數(shù)據(jù)由 74HC595 的后臺(tái)移入前臺(tái)鎖存，同時(shí)利用 STR信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)譯碼產(chǎn)生第一行有效信號(hào)，使第一行 PNP 管飽和導(dǎo)通，即第一行的6 LED 正端全部接為高電平，由于在 74HC595 中鎖存的數(shù)據(jù)將使對(duì)應(yīng)的列驅(qū)動(dòng)三極管 8050 導(dǎo)通或截止，所以第一行 LED 的亮暗將由所移入的數(shù)據(jù)確定，在第一行有效的時(shí)期內(nèi)，移位時(shí)鐘移入第二行要顯示的數(shù)據(jù)，全部移入后，進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存并由計(jì)數(shù)譯碼電路產(chǎn)生第二行有效信號(hào)，顯示第二行數(shù)據(jù)-一如此重復(fù)，當(dāng)移位時(shí)鐘足夠高使整屏刷新速率50Hz 時(shí)，就可顯示一幅穩(wěn)定完整的畫(huà)面。4.2 LED 顯示屏的控制模式單機(jī)工作模

17、式采用一個(gè)單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)所有功能，其中包括 LED 點(diǎn)陣顯示屏的刷新顯示、模式設(shè)定、時(shí)間讀取、溫度檢測(cè)，以及與上位機(jī)的通信等。只用一個(gè)單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示屏可以使電路大大減化，軟件設(shè)計(jì)方面也容易實(shí)現(xiàn)。但是，將所有功能集成在一起，一片 AT89C51 單片機(jī)處理能力是不夠的。此時(shí)，單片機(jī)的 CPU 內(nèi)部資源已顯不足，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能欠佳，達(dá)不到較好的性能。主從工作模式采用主從單片機(jī)工作方式來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。其中一個(gè)單片機(jī)用于控制 LED 點(diǎn)陣顯示，另外一個(gè)單片機(jī)用于擴(kuò)展鍵盤(pán)、串口與上位機(jī)通信、溫度測(cè)量、時(shí)間讀取等工作。相對(duì)單機(jī)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(zhí)行速度得到很大的提

18、高。雖然硬件電路以及軟件設(shè)計(jì)方面要求相對(duì)高了一些，更涉及到主從單片機(jī)通信問(wèn)題。根據(jù) LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，要使 LED 顯示屏同步顯示 PC 機(jī) CRT上的實(shí)時(shí)信息，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)包括與 PC 機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)、信號(hào)控制及信號(hào)轉(zhuǎn)換電路及輸出至 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)電路的接口電路。輸入接口電路的功能是如何獲取 CRT 的數(shù)據(jù)信號(hào)及與此相關(guān)的信號(hào)，如像素點(diǎn)時(shí)鐘、行、場(chǎng)同步信號(hào)等。4.3 LED 顯示屏的主控電路系統(tǒng)主控器電路如圖 4-2 所示，即為一單片機(jī)最小系統(tǒng)，外加擴(kuò)展槽與一些功能電路，通過(guò)鍵盤(pán)掃描來(lái)確定工作模式以及完成相關(guān)操作。還包括了與上位機(jī)RS-232 接口電路。其主要特點(diǎn)

19、是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。7 圖 4-2 電路圖電路主要將單片機(jī)發(fā)送來(lái)的輸出點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，通過(guò)鎖存器芯片擴(kuò)展的 I/0 口，來(lái)控制 LED 點(diǎn)陣的 64 個(gè)列線端。4/16 譯碼器 74HC595 對(duì) LED 點(diǎn)陣的 16 行進(jìn)行掃描。驅(qū)動(dòng)電路由集成電路 74HC595 構(gòu)成，它具有一個(gè) 8 位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。4.4 LED 顯示屏的實(shí)現(xiàn)技術(shù)LED 電子顯示屏最基本的顯示部件為 LED 管

20、芯，根據(jù)人類(lèi)視覺(jué)原理，可見(jiàn)的自然光是由紅、綠、藍(lán)三基色組成的。三種基色具有嚴(yán)格的波長(zhǎng)，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(lán)約為 3: 6: 1。由紅、綠、藍(lán)三基色 LED 管芯按光強(qiáng)進(jìn)行配比可組成像素點(diǎn)，整個(gè) LED 電子顯示屏就是由多個(gè)這樣的像素點(diǎn)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(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用數(shù)字電路組合出復(fù)雜控制邏輯。在常規(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)電路設(shè)計(jì)完成后，須先制作電路板，然后安裝元件，調(diào)試。如果電路板的邏輯功能不符8 合要求，就必須重新設(shè)計(jì)制作，再重新調(diào)試，直到實(shí)現(xiàn)邏輯功能為止。很顯然，這種設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，成本高，且

21、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(shè)計(jì)與制做，但在修改該邏輯時(shí)仍舊不能避免器件的反復(fù)插拔。在系統(tǒng)可編程技術(shù)(In 一 SystemP rogrammable，縮寫(xiě) ISP)在用戶自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)中或電路板上為重構(gòu)邏輯器件編程或反復(fù)改寫(xiě)的能力。常規(guī) PLD 在使用中通常是先編程后裝配，而采用 ISP 技術(shù)的 PLD 則是先裝配后編程，成為產(chǎn)品之后還可以反復(fù)編程。系統(tǒng)可編程技術(shù)的出現(xiàn)，從實(shí)踐上實(shí)現(xiàn)了邏輯設(shè)計(jì)師們多年來(lái)夢(mèng)寐以求的“硬件設(shè)計(jì)與修改軟件化”的愿望。采用ISP 技術(shù)后，硬件設(shè)計(jì)變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時(shí)加以修改或按預(yù)定的程序改變組態(tài)。這

22、不僅擴(kuò)展了器件的用途，縮短了系統(tǒng)調(diào)試周期，而且根除了對(duì)器件單獨(dú)編程的環(huán)節(jié)，省卻了器件編程設(shè)備，簡(jiǎn)化了目標(biāo)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和升級(jí)工作。ISP技術(shù)在采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行邏輯輸入時(shí)，輸入與所選器件無(wú)關(guān)。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(jù)仿真和適配的結(jié)果選擇器件。這種器件改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法采用可編程邏輯器件對(duì)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯功能，這稱(chēng)為基于芯片的設(shè)計(jì)方法。新的設(shè)計(jì)方法增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性，提高了工作效率，減少了芯片的數(shù)量，縮小了系統(tǒng)的體積，減低能源的消耗，提高了系統(tǒng)的性能指標(biāo)和可靠性，尤其是在系統(tǒng)可編程技術(shù)(ISP)的出現(xiàn)解決了可編程

23、器件的編程問(wèn)題，簡(jiǎn)化了器件的設(shè)計(jì)流程，極大地縮短了新產(chǎn)品的研制、開(kāi)發(fā)周期、給樣機(jī)的設(shè)計(jì)、電路板的調(diào)試、系統(tǒng)制造、升級(jí)帶來(lái)了革命性的變化。5 LED 顯示屏的應(yīng)用5.1 LED 顯示屏的應(yīng)用隨著集微電子技術(shù)，光電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)于一體的 LED 顯示屏在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)其研究逐漸成為一個(gè)重要的課題。本文通過(guò)分析LED 顯示屏的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，完整的設(shè)計(jì)了 LED 顯示屏控制系統(tǒng)。并且，針對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的分析和實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在理論上對(duì)其做了系統(tǒng)的論述和說(shuō)明?；痉项A(yù)期設(shè)想，并在實(shí)際中得到應(yīng)用。目前，LED 顯示屏的應(yīng)用涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，主要包括：9

24、 （1）證券交易、金融信息顯示。這一領(lǐng)域?yàn)?LED 顯示屏的主要需求行業(yè)。上海證券交易所、深圳證券交易所及全國(guó)上萬(wàn)家證券、金融營(yíng)業(yè)機(jī)構(gòu)廣泛使用了 LED 顯示屏。（2）機(jī)場(chǎng)航班動(dòng)態(tài)信息顯示。首都機(jī)場(chǎng)、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、海口美蘭機(jī)場(chǎng)、珠海機(jī)場(chǎng)、廈門(mén)高崎機(jī)場(chǎng)、深圳黃田機(jī)場(chǎng)、廣州白云機(jī)場(chǎng)及全國(guó)數(shù)十家新建和改擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)都選用了國(guó)產(chǎn)的LED 顯示屏產(chǎn)品。（3）港口、車(chē)站旅客引導(dǎo)信息顯示。北京站、北京西站、南昌站、大連港等國(guó)內(nèi)重要火車(chē)站和港口都安裝了國(guó)內(nèi)廠家提供的產(chǎn)品和系統(tǒng)。其他領(lǐng)域還包括體育場(chǎng)館信息顯示；道路交通信息顯示；調(diào)度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場(chǎng)購(gòu)物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示；廣告媒

25、體新產(chǎn)品等等。而且隨著 LED 技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型發(fā)光管正逐步拓展著 LED 顯示屏的應(yīng)用市場(chǎng)。5.2 成果展示總結(jié)總結(jié):通過(guò)分析 LED 顯示屏的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，完整的設(shè)計(jì)了LED 顯示屏控制系統(tǒng)。并且，針對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的分析和實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在理論上對(duì)其做了系統(tǒng)的論述和說(shuō)明?；痉项A(yù)期設(shè)想，并在實(shí)際中得到應(yīng)用。通過(guò)行列驅(qū)動(dòng)電路完成 LED 點(diǎn)陣模塊的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在脫離計(jì)算機(jī)的模式下完成保存信息的顯示功能。通過(guò)信息預(yù)先保存，不會(huì)因上位機(jī)的故障影響信息顯示，突然斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。在本次設(shè)計(jì)工作中，通過(guò)對(duì) LED 顯示屏技術(shù)的發(fā)展的分析與研究，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，采用最少的資

26、源消耗，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中得到了應(yīng)用。但是由于 LED顯示屏的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境及應(yīng)用目的有很大關(guān)系，所以對(duì)其控制系統(tǒng)的要求也是不同的。如果顯示屏的面積要求很大，屏幕顯示的信息量超大，那么要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也隨之增大，如何設(shè)計(jì)出更理想的字模保存方法以及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的壓縮算法需要進(jìn)一步的研究和探討。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)著重于對(duì)雙色屏的研究對(duì)于灰度不同的真彩色 LED 顯示屏的設(shè)計(jì)以及設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，有待于進(jìn)一步的學(xué)習(xí)探討。10 成果展示：11 5.3 LED 顯示屏的術(shù)語(yǔ)解釋LED 顯示屏術(shù)語(yǔ)解釋?zhuān)荷剩簩⒓t色和綠色 LED 放在一起作為一個(gè)像素制作的顯示屏叫雙色屏和彩色屏；將紅、綠、藍(lán)三種放在一起作為一個(gè)像

27、素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。像素：制作室內(nèi) LED 屏的像素尺寸一般是 2-10 毫米，常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的 LED 管芯封裝成一體。室外 LED 屏的像素尺寸多為 12-26 毫米。每個(gè)像素由若干個(gè)各種單色 LED 組成，常見(jiàn)的成品稱(chēng)像素筒。顯示速度：是指 LED 顯示屏更新和轉(zhuǎn)換畫(huà)面的速度，通常用幀/秒來(lái)表示。接口：VGA 輸入接口：VGA 接口采用非對(duì)稱(chēng)分布的 15pin 連接方式，其工作原理：是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲(chǔ)的圖像（幀）信號(hào)在 RAMDAC 里經(jīng)過(guò)模擬調(diào)制成模擬高頻信號(hào)，然后再輸出到等離子成像，這樣 VGA 信號(hào)在輸入端（LED 顯示屏內(nèi)），就不必像其它視頻信號(hào)那樣還

28、要經(jīng)過(guò)矩陣解碼電路的換算。從前面的視頻成像原理可知 VGA 的視頻傳輸過(guò)程是最短上網(wǎng)，所以 VGA 接口擁有許多的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)串?dāng)_無(wú)電路合成分離損耗等。標(biāo)準(zhǔn)視頻輸入（RCA）接口：也稱(chēng)AV 接口，通常都是成對(duì)的白色的音頻接口和黃色的視頻接口，它通常采用 RCA（俗稱(chēng)蓮花頭）進(jìn)行連接，使用時(shí)只需要將帶蓮花頭的標(biāo)準(zhǔn) AV 線纜與相應(yīng)接口連接起來(lái)即可。AV 接口實(shí)現(xiàn)了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因?yàn)橐?視頻混合干擾而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，但由于 AV接口傳輸?shù)娜匀皇且环N亮度/色度（Y/C）混合的視頻信號(hào)，仍然需要顯示設(shè)備對(duì)其進(jìn)行亮/色分離和色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過(guò)程必然會(huì)造成色彩信號(hào)的

29、損失，色度信號(hào)和亮度信號(hào)也會(huì)有很大的機(jī)會(huì)相互干擾從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。AV 還具有一定生命力，但由于它本身 Y/C 混合這一不可克服的缺點(diǎn)因此無(wú)法在一些追求視覺(jué)極限的場(chǎng)合中使用。通信距離：一般 LED 顯示屏的信號(hào)輸入是微機(jī)或其他設(shè)備，顯示屏離信號(hào)輸入設(shè)備都有一段距離，所以要求 LED 顯示屏必須支持遠(yuǎn)距離信號(hào)的輸入并還原，基本所有的 LED 顯示屏都支持 10 米以上的信號(hào)輸入。壽命：通常 LED 顯示屏都在室外使用，所以要求 LED 顯示屏能適應(yīng)戶外多變的使用環(huán)境，在抗老化和無(wú)故障運(yùn)行要比其它顯示設(shè)備都要稍勝一籌，一般正常無(wú)故障的使用時(shí)間都可以達(dá)到 5000 小時(shí)以上。12 LED

30、顯示屏：LED 就是 light emitting diode，發(fā)光二級(jí)管的英文縮寫(xiě)，簡(jiǎn)稱(chēng) LED。它是一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二級(jí)管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。LED 顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字 、英文文體和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動(dòng)畫(huà)、錄像、電視、VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。LED 顯示屏顯示畫(huà)面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫(huà)，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證劵市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣(mài)行、工商企業(yè)管理和其它公共場(chǎng)