点阵式LED显示屏原理及驱动.doc

阵列式电子显示屏原理及驱动胡春来摘要：led点阵式显示屏不仅以其使用寿命长、高效能、适用性强而且以其响应时间短、对环境污染小等特点深受广大电子业和照明行业的关注。因此本文介绍了点阵式led显示屏的原理及其驱动。关键词：显示屏、阵列式、动态扫描一、引言80 年 代 以来，LED大屏幕显示屏作为一种科技产品，己经引起人们的高度重视。经历了从单色屏到仿彩色屏，直到现在的全彩色屏三种形式。功能上也由原来的只能播放简单的文本和表格，发展到今天的具有播放文字、图形、图像、动画、视频和音响等功能1。这也为LED大屏幕的广泛应用打下了坚实的基础。在大型商场、车站、码头、地铁站以及各类办事窗口等越来越多的场所需要用LED点阵显示图形和汉字。LED行业已成为一个快速发展的新兴产业，市场空间巨大，前景广阔。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。大功率的led灯会在2008年奥运会上使用。在计算机及相关的微电子、光电子技术迅猛发展的今天，led显示屏应用的领域非常广泛，不仅由于LED 发光二极管具有亮度高、清晰、电压低（1.53V）、体积小、可靠性高、寿命长（ 1000 h）、颜色多样、响应速度快等优点，因此目前用LED 发光二极管组成大型数码显示屏的场合很多2。二、LED显示屏原理 LED显示屏系统由一台上位机、下位机、行、列驱动器、各功能模块及显示屏组成。其结构图如下图1所示。 图1 显示屏系统组成上位机：通常上位机都是pc机，主要发送数据。下位机：采用8031单片机，与计算机之间采用串口通讯，主要是接收数据。行、列驱动器：通过控制电路采用动态扫描的方式驱动发光二极管点亮。通过控制电路驱动各模块的工作。led显示屏：LED显示屏主要包括发光二极管阵列,由上位机、下位机传输来的信息通过驱动电路的驱动使得在led显示屏上显示。三、驱动电路驱动电路设计的好坏直接影响到显示屏显示效果，因此我们要采用器件少、成本低的控制电路。通常驱动电路分为动态扫描型驱动和静态锁存型驱动两大类。如果想显示静态画面，可采用静态锁存型，而要显示随时间或背景变化而改变的画面时，则用动态扫描型。驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC595或MC14094等作为列数据锁存，以8050等小功率NPN三极管为列驱动。以达林顿三极管如TIP127等作为行扫描管，其电路图如图2所示。图2 驱动电路如以单色点阵16行*64列为一个基本单元，则需要用 8片74HC595、64个8050及16个行扫描管，其工作原理为：将八片74HC595级连，公用一个串行时钟CLK及数据锁存信号STR.当第一行需要显示的数据经过8*8=64个时钟后将全部移入74HC595中、此时产生一个数据锁存信号STR，使数据锁存在74HC595的后级锁存器中，则与其各输出位对应的8050将处于饱和导通或截至；同时由行扫描控制电路产生信号使第一行扫描管导通，相当于第一行LED的正端都接高电平，显然第一行LED管子的亮灭就取决于74HC595中所锁存的信号；在第一行LED点亮的同时，在74HC595中移入第二行需要显示的数据，随后将其锁存，并同时由行扫描管控制电路将第一行扫描管关闭而接通第二行，是第二行LED管子点亮以此类推，当第十六行行扫面后再回到第一行，只要扫描速度足够高，就可形成一副完整的文字或图像，其工作时序见图3 。图3 工作时序图在电源电压VDD稳定时，74HC595的高电平输出电压V也很稳定，如电源电压VDD为6V时，V=5.9V3。所以当74HC595的某一位输出为高电平时，其对应列的LED将被点亮，且其中流过的电流近似为：只要合理选择R的值，就可以包阿正LED中流过的电流稳定不变，并且可以使LED发光二极管工作在正向电流与对应发光亮度的最佳状态。用这样的横流驱动方式工作，可以做到不管一行中LED管子点亮数的多少，其行驱动管的管压降虽然有变化，电源电压VCC也可以有所改变由于每个LED发光二极管中流过的电流恒定不变，从而保证了LED显示屏亮度的均匀性。四、结束语 本文介绍的驱动电路在点阵式显示屏系统中得到应用，效果良好。该结构的优点在于它提高了时间的利用率，从而，为在点阵式显示屏上高质量地显示动画奠定了基础。确保了