LED的发展与介绍.docx

摘要LED显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等优点，在国外得到了广泛的应用本设计使用增强型单片机+CPLD+大容量存储方案作为主控制模块，由点阵显示控制板计算出显示图形的点阵码，通过控制data和pulse引脚，输入某行的数据，然后选通该行，利用简单的数字电路外围来驱动128"32的点阵LED显示屏，LED显示屏将得到该行的点阵显示这样逐行扫描，得到整屏显示效果为了解决普通的点阵显示板在显示屏略大时，容易出现干扰和延迟，显示会有明显的抖动我们抛弃原电路中众多芯片，使用基于CPLD的点阵显示板，成功地对系统中的大量外围电路进行了简化和集约，提高了显示板的可靠性和稳定性，也有利于电路的测试和检修通过改进方案后我们的显示板在实现原有功能的基础上大大提高了性能，成功的解决了抖动的问题在数据传输方面，我们利用增强型单片机本身强大的功能，通过串口RS232与上位机通讯，根据串口接受的汉字内码查询位于固化在ROM中的汉字显示点阵库，从而形成显示点阵码；在LED显示控制板的RAM中建立一个与LED显示屏相对应的显示缓存区，将显示的汉字的点阵码存在该缓存区中，LED显示控制板不断将显示缓存区中的数据以串行移位方式移进点阵显示屏的显示锁存寄存器，并通过相应的行选开关的选择来实现显示屏动态行扫描。

为了减少引脚且便于封装，LED显示点阵模块采用阵列形式排布，即在行列线的交点处接有显示LED微机通过总线操作控制来完成对每一个LED点阵显示模块内每个L E D显示点的亮、暗控制操作，从而实现L E D显示屏汉字或图象的显示控制操作可以很方便的实现与PC机和外围存储设备的数据传输，并能利用软件方便的进行显示内容的多样变化，在整个设计过程中从硬件到软件都作了优化，成功实现屏体显示的多样化，使各项指标都基本达到了预先的设计要求关键词：复杂可编程逻辑电路；点阵屏；单片机第1章LED阵列显示器原理目前，双基色发光二极管(LED)显示屏的生产制造数量比较多，其技术也相对成熟各个企业制造的显示屏的结构、原理基本相似，有些专业生产显示多媒体卡，因此，提高显示屏的技术性能、降低成本是各个企业竞争的关键所在现在，市场上销售的LED显示屏的价格基本相同，但是，不同的企业生产的显示屏的质量不同，其原因是多方面的，主要有：①LED显示模块的质量、亮度、亮度均匀性、封装等技术；②数据的通讯传送方式，抗干扰能力：③显示扫描电路电流的多点调整，控制每一点的电流经过多点调整的显示屏不仅均匀性比较好，而且显示图像的亮度、颜色效果更好，专用显示扫描电路具有比较好的显示效果，但是价格相对较贵。

现在，市场上销售的L E D显示屏是很多企业利用相同的设计技术、方法、显示模块生产的，但其性能差别比较大颜色配比的不同，产生图像效果差别就很大：模块的扫描频率、工作电流既影响亮度，又涉及到使用寿命等问题因此，正确地确定各项技术参数是制造显示屏的关键所在，也可以说是技术经验的体现1．1控制系统主要分类(不包括条屏的纯单片机方案)l、cpld+mcu方案，mcu可以是51、dsp、arnl(不可以显示灰度，dsp和alTll可实现分区显示)2、fpga+mcu方案，mcu同上(少数可以显示灰度)原理如下：1)epld或fpga实现硬件扫描来满足显示刷新的要求，同时完成各种扫描方式的切换，因为CPLD内部资源少，所以一般只实现一种扫描方式，比如说常用的室内16扫，而用FPGA实现的方案可以实现多种扫描方式，由软件动态切换2)meu也就是微处理器，低端一般用曾强型的5l，高端用DSP或ARMmcu主要实现数据的接收、存储、屏体电源控制、温度湿度采集、显示方法的实现这里面最主要的就是显示方法的实现，51一般不能实现分区显示，顶多支持个数字的是中显示和游走字幕而DSP和ARM一般都可以实现分区其实51也能实现分区，就是分区后显示速度象蜗牛，所以除了傻冒以外是没有人这么做的。

3)显示方式的具体实现上位机(电脑)软件发过来的数据先是保存再FLASH芯片中，men从FLASH中读出数据后通过epld或印ga写近显示缓冲区(sram或sdram)中，一般红绿是分开的两个缓冲区，邱ga以一定的频率读出数据并串转换后传到显示屏上mcu从FLASH到显示缓冲移动数据的方法，从宏观上看就是显示屏的显示方法如果mcu不做任何处理，直接拷贝，那么这种显示就是静态显示如果mcu每次以一定的方法只挪动每个字节的一位(具体挺麻烦)，那么就可以实现左移、右移等按位运动的显示方式4)通讯部分，右232、485、网络、gps、红外，最便宜也是最常用的是2325)时钟，采用串行时钟芯片dsl302、htl381等6)显示屏接口，有采用串行分时方法的(如仰邦)，还有和同步接口兼容的50p接口(谊阔)，目前没有规范，还有挺多种，我想早晚有一天会出台一种规范使得接口更简洁从上面的方案中我们可以知道，一个脱机控制卡能驱动多大面积的显示屏决定于它的cpld或邱ga的显示刷新速度和显示缓冲区的大小而显示效果的快慢则完全决定于mcu的处理能力，显示屏面积越大，显示效果越慢如果带灰度的话显示面积和显示速度都会成倍速关系减少。

具体灰度的实现我发过一个专门关于灰度实现的帖子，大家有兴趣可以看看1．2系统工作原理简介介绍LED点阵屏显示的机制和软件、硬件的设计实现LED显示控制板通过串口RS232与上位机通讯，根据串口接受的汉字内码查询位于固化在ROM中的汉字显示点阵库，从而形成显示点阵码：在LED显示控制板的RAM中建立一个与LED显示屏相对应的显示缓存区，将显示的汉字的点阵码存在该缓存区中，LED显示控制板不断将显示缓存区中的数据以串行移位方式移进点阵显示屏的显示锁存寄存器，并通过相应的行选开关的选择来实现显示屏动态行扫描新的LED显示控制板在硬件设计中引入了CPLD(EPM7128SLC8)LED显示控制板用EPM7128SLC8代替89C51的外围电路，设计灵活、可靠，使刷屏率2第1章LED阵列显示器原理比普通杜LED显示控制板明显提高1．3 LED点阵显示屏驱动机制系统中引入了点阵显示，主要用来显示数据，也可以用来显示时间和广告用于发布消息、显示汉字的点阵式LED显示屏通常由若干块LED点阵显示模块组成；用于显示的8 X 8单色L E D显示点阵模块，每块有6 4个L E D；为了减少引脚且便于封装，LED显示点阵模块采用阵列形式排布，即在行列线的交点处接有显示LED。

因此，LED点阵显示模块的显示驱动只能采用动态驱动方式，每次最多只能点亮一行LED(共阳形式LED显示点阵模块)或一列LED(共阴形式L E D显示点阵模块)微机通过总线操作控制来完成对每一个LED点阵显示模块内每个L E D显示点的亮、暗控制操作以此类推，可实现整屏LED点阵的亮、暗控制，从而实现L E D显示屏汉字或图象的显示控制操作以一个由8个LED点阵显示模块组成的点阵显示屏为例(如图1-1)，移位寄存器的输入端是data引脚，pulse引脚接入移位寄存器的移位脉冲点阵显示控制板计算出显示图形的点阵码，通过控制data和pulse引脚，输入某行的数据，然后选通该行，LED显示屏将得到该行的点阵显示这样逐行扫描，得到整屏显示效果l _ _I i l i I i．1 l i j．．J，_U，U，lj，LL上tL[1【』J』rjj，U， 由：由‘广n‘亡rr下TTr]-r]1T-i嘲I两rf．丁r 1] II I Il I I I I _飞霜戮骡辫褒塑圈麴夔强逐缀鲤：』．．～-一┃一[仁[r1一【工I二r】二┃：18{；摹􊞀自教釉图1LE屏显示原理3L)垃块第1章LED阵列显示器原理以显示“A7我"的图形为例，显示的点阵码是“严一A一／0x00，0x00，0x00，0x10，0x10，0x18，O】【28，0x28，0x24，0X3C，0x44，0x42，0x42，OxE7，0x00，0x00／}／0)(00，0x00，0x00，0x7E，0x44，0x44，0x08，0x08，0x 1 0，0xl 0，0x l 0，0x 1 0，0x l 0，0x--*／0x06，0x40，0x38，0x50，0x08，0x48，0x08，0x48，0x08，0x40，0XFF，0xFE，0x08，0x40，0x08，0x480x0E，0x28，0x38，0x30，0xC8，0x20，0x08，0x50，0x09，0x92，0x08，0x0A，0x28，0x06，0x10，0x02"，以第10行为例，其点阵数据是“ ”。

点阵显示控制板输出该数据和同步移位脉冲，上的移位寄存器将接收“ ”并锁存，然后LED显示板的第10行被选通，LED显示屏第10行显示如图点阵(黑方块)普通的点阵显示板使用的是分离元件，容易出现干扰和延迟；同时数据也是串行传输的，在显示屏略大时，会有明显的抖动为此我们在江苏常州加油系统中使用基于CPLD的点阵显示板，抛弃原电路中众多芯片，成功地对系统中的大量外围电路进行了简化和集约，提高了显示板的可靠性和稳定性，有利于电路的测试和检修改进方案后的显示板在实现原有功能的基础上大大提高了一I生能1．4点阵显示系统的框架点阵显示在系统中主要起到显示信息的作用，要求实时性高，显示准确如图1．2所示，PC Server控制整个系统，通过一个PCI卡与系统通讯PC Server实时地将显示信息传送给点阵显示控制板，点阵显示控制板接收显示数据并转化为点阵码，从而进一步控制LED点阵显示屏图1-2点阵系统显示框架4第1章LED阵列显示器原理1．5点阵显示板的硬件实现点阵显示控制板主要硬件有AT89C51、MAX232、HY62256A、AT28C256和EPM7128SLC8组成串口芯片MAX232负责点阵显示控制板和PC Server的通讯。

EPROM除了存放控制程序以外，还存储了部分汉字和符号的点阵码库，C51收到PC传来的汉字内码后，会搜索这个点阵码库以得到相应的点阵码C51并行输出点阵码，CPLD将接收的点阵码串行输出到DataH和DataL，并为点阵显示屏提供同步移位脉冲信号Sck图卜3点阵显示控制板硬件结构点阵显示板的部分外围电路是用CPLD设计的，CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑电路)是在PAL、GAL等基础上发展起来的一种具有丰富的可编程I／O引脚的可编程逻辑器件，几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件CPLD同以往的PAL、GAL等相比较，具有集成度高、可编程、使用方便灵活的特点【2】，且性价合理；不但可实现常规的逻辑器件功能，还可实现复杂的时序逻辑功能CPLD的应用使硬件开发更加灵活，可以大大减轻系统开发时的电路调试强度，缩短开发周期，同时在硬件设计上有一定的保密性CPLD芯片选用Altem公司的MAX7000S系列器件EPM7128SLC84，它有128个逻辑宏单元，逻辑门数为2500门，在MAX+PLUSII软件环境下，采用VHDL和原理图输入相结合的方法进行设计13】。

设计输入完成后，进行整体的编译和逻辑仿真，然后进行转换、布局、布线、延时仿真生成配置文件，最后以4引脚的J。