第4章_44_二极管_LED点阵

1、LED 点阵 背景背景 LEDLED显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设显示屏作为信息传播的一种重要手段，已经成为城市信息现代化建设的标志。的标志。 LEDLED采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、发光效率采用低电压扫描驱动，具有耗电少、使用寿命长、成本低、发光效率高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、组态灵活、安全、响应高、故障少、视角大、可视距离远、可靠耐用、组态灵活、安全、响应时间短、绿色环保、控制灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强时间短、绿色环保、控制灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应能力强等特点。等特点。系统的背景国内外现状及发展趋势

2、 国内外现状及发展趋势第一阶段：产品以红、绿双基色为主 ；国内外现状及发展趋势 第二阶段：蓝色LED晶片研制成功，全彩色LED显示屏进入市场 。国内外现状及发展趋势 第三阶段：国内大屏幕带入全彩时代 点阵系统总体框图及工作过程单片机单片机列驱动器列驱动器电源电源行行驱驱动动器器 LED显示点阵显示点阵应用生活中，生活中，LED点阵显示屏随处可见。点阵显示屏随处可见。 银行银行公交车公交车户外广告牌户外广告牌目目 录录 1616 LED点阵显示屏点阵显示屏 LED点阵显示屏原理点阵显示屏原理 大型大型LED点阵显示屏点阵显示屏 汉字点阵字模的提取汉字点阵字模的提取 标准化接口标准化接口 LED点

3、阵显示屏结构88点阵实物图点阵实物图 1个发光二极管构成一个个发光二极管构成一个“点点”，64个发光二极管构成个发光二极管构成“88点点阵阵”，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。 LED点阵显示屏结构 1个发光二极管构成一个个发光二极管构成一个“点点”，64个发光二极管构成个发光二极管构成“88点点阵阵”，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。，若每个发光二极管由一根数据线控制较浪费。 44矩阵键盘矩阵键盘 回忆学习按键时， IO口资源不够 将键盘替换成发 光二极管 44点阵点阵 行列交叉处行列交叉处 row1 = 0， column1 = 1

4、， 发光二极管亮 01LED点阵显示屏结构88点阵实物图点阵实物图注：注： 不同型号点阵内部结构可能不同；不同型号点阵内部结构可能不同；v 同一型号点阵在印制板上放置方向不同，同一型号点阵在印制板上放置方向不同， 控制方法也不同。控制方法也不同。10 row = 1， column = 0， 发光二极管亮电路设计 为节省为节省IO口，选用串转并芯片口，选用串转并芯片74HC595作为作为“列列”控制信号，控制信号，74HC138作为作为“行行”控制信号，控制信号，88点阵驱动电路原理图如下图点阵驱动电路原理图如下图所示。所示。 74HC59574HC138LNM-788BS输出输出8路互斥路互

5、斥低有效低有效信号，更好控制行信号，更好控制行 电路制作 制作好的样品效果图如下图所示，基于该电路板编写制作好的样品效果图如下图所示，基于该电路板编写驱动程序。驱动程序。 驱动软件显示第显示第1行行显示第显示第2行行显示第显示第3行行显示第显示第4行行显示第显示第5行行显示第显示第6行行显示第显示第7行行显示第显示第8行行例如显示例如显示“9”，显示过程如下图所示。，显示过程如下图所示。 “行”信号的产生 前面的实验已详细介绍过前面的实验已详细介绍过74HC595，不再重复介绍其产生的，不再重复介绍其产生的“列列”信号，现重点介绍由信号，现重点介绍由74HC138产生的产生的“行行”信号。信号

6、。 真值表真值表Y7YnY1Y0低有效 “行”信号P1.0P1.1P1.28051ABCVCCGNDVCCGNDDSTRCP57913681024延时程序 通常，显示器的刷新频率需要通常，显示器的刷新频率需要60Hz以上才不会出现闪屏现象，即以上才不会出现闪屏现象，即1s至少需要整屏刷新至少需要整屏刷新60次。次。 对于对于88点阵，共点阵，共8行，为达到行，为达到60Hz的刷新频率，每秒钟至少需显示的刷新频率，每秒钟至少需显示860 = 480行，则显示一行完需延时行，则显示一行完需延时1 480 2.08ms，为了保证显示亮，为了保证显示亮度与屏不出现抖动现象，显示完一行约延时度与屏不出现

7、抖动现象，显示完一行约延时0.5ms，延时函数如下。，延时函数如下。 88点阵显示“9”测试用例为什么两次调用为什么两次调用“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行显示完毕？行显示完毕？发送列信息发送列信息 发送行信息发送行信息 NY已确定已确定 “ “本行本行”，而上一行的，而上一行的“列列”信息信息未更新，在确定未更新，在确定 “ “本行本行”的的“列列”信息前信息前会暂时显示会暂时显示“上行上行”数据，数据，出现出现“拖影拖影” ” 加入调用加入调用“列列”信息子程序，发送信息子程序，发送空行空行，在确定在确定“本行本行”前，前，清空清空“上行上行”数据数据

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，输出有效OE = 1，输出高阻态锁存器输出数据锁存器输出数据锁存器不输出数锁存器不输出数 据，据，点阵全部熄灭点阵全部熄灭 通过通过IO口控制口控制OE输出输出1来替换程序来替换程序发送发送“空行空行” 74HC59574HC138LNM-788BS改进后的电路：改进后的电路： 目目 录录 1616 LED点阵显示屏点阵显示屏LED点阵显示屏原理点阵显示屏原理 大型大型LED点阵显示屏点阵显示屏汉字点阵字模的提取汉字点阵字模的提取 标准化接口标准化接口 标准化接口R

9、S232接口USB接口网络接口计算机常见接口计算机常见接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口接口 ABCSCKLTBRGGNDENGNDGNDGNDGNDGNDGNDGND1357911131524681012141612接口接口 GNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDGNDLTBSCKRGENABGND1357911131524681012141604接口接口 点阵屏常见接口点阵屏常见接口 88点阵是构成户外大型点阵是构成户外大型LED屏的最小项，并且到目前为止，已屏的最小项，并且到目前为止，已经完

10、全实现了标准化与产业化，像计算机一样，经完全实现了标准化与产业化，像计算机一样，LED显示屏也定义了显示屏也定义了一系列标准化接口进行数据传输。一系列标准化接口进行数据传输。 不同接口控制方法不同，不同接口控制方法不同，LEDLED屏显示效果不同，应用于不同场合屏显示效果不同，应用于不同场合 08接口ABCDG1G2LTBSCKGNDGNDGNDENR1R2GNDGND1357911131524681012141608接口引脚图接口引脚图08接口引脚功能定义接口引脚功能定义 等同等同74HC59574HC595的的“STRSTR” ” 等同等同74HC59574HC595的的“CPCP” ”

11、08接口08接口引脚功能定义接口引脚功能定义 12接口12接口引脚功能定义接口引脚功能定义 04接口04接口引脚功能定义接口引脚功能定义 标准化接口目目 录录 1616 LED点阵显点阵显 示屏示屏LED点阵显示屏原理点阵显示屏原理 大型大型LED点阵显示屏点阵显示屏 汉字点阵字模的提取汉字点阵字模的提取 标准化接口标准化接口 1616 LED点阵显示屏行与行相连 列与列相连1616LED点阵点阵01Row = 0，Column = 1，“点点”亮，原理同亮，原理同88点阵。点阵。 1616 LED点阵驱动电路 1616 LED需需16路路“行行”信号与信号与 “列列”信号，而一片信号，而一片

12、74HC138只能产生只能产生8路路“行行”信号，一片信号，一片74HC595只能产生只能产生8路路“列列”信号。信号。 回忆ROM128中产生 16个地址的方法 A0A1A2A3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15 将2片74HC138级联 产生16路“行”信号 ABCDS0S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15输入输入4 4路路“行行”信号信号译码产生译码产生1616路路“行行”信号信号 回忆TinyHMI中控制 2个数码管的方法 将2片74HC595级联 产生16路“列”信号 1616 LED点阵驱动电路74HC5

13、9574HC59574HC13874HC138目目 录录 1616 LED点阵显示屏点阵显示屏 LED点阵显示屏原理点阵显示屏原理 大型大型LED点阵显示屏点阵显示屏 汉字点阵字模的提取汉字点阵字模的提取 标准化接口标准化接口 TKStudio配套字模软件配套字模软件 汉字点阵字模的提取 人工排列取字模工作量太大，可借助软件对字模进行提取。人工排列取字模工作量太大，可借助软件对字模进行提取。 查看帮助栏学习使用该软件查看帮助栏学习使用该软件 还有多种字模提取软件，可通过网络或其它途径获取。还有多种字模提取软件，可通过网络或其它途径获取。 目目 录录 1616 LED点阵显示屏点阵显示屏 LED

14、点阵显示屏原理点阵显示屏原理 大型大型LED点阵显示屏点阵显示屏 汉字点阵字模的提取汉字点阵字模的提取 标准化接口标准化接口 大型LED点阵显示屏构成16行行64列列LED点阵点阵74HC595495374HC13874HC245495374HC13874HC24508接口接口GNDGNDGNDENR1R2GNDGNDABCDG1G2RCKSCK行行列列行行 用用1616点阵屏来构成大型显示屏是很不经济的，改进后，用于点阵屏来构成大型显示屏是很不经济的，改进后，用于组装组装 LED屏的最小项功能框图如下所示。屏的最小项功能框图如下所示。 08接口行扫描列显示LED点阵显示区LED屏最小项显示原

15、理08接口接口GNDGNDGNDENR1R2GNDGNDABCDG1G2GNDGND16行行64列列LED点阵点阵74HC13874HC138通过接口接口将数据和信息送入点阵每行每行64个点，全部点亮消耗电流较大，个点，全部点亮消耗电流较大，74HC138驱动能力不够驱动能力不够 49534953行行行行行驱动管行驱动管，增强驱动能力74HC595列列8片74HC595级联产生6464列控制信列控制信号号2片74HC138译码得到1616行控制信号行控制信号 先发送行信息，再发送列信息，完成先发送行信息，再发送列信息，完成一行数据显示一行数据显示vv 循环循环上操作，完成上操作，完成整屏数据显示整屏数据显示08接口接口G