LED点阵的驱动方法实用教案

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1、L LE ED D显显示示屏屏第1页/共27页第一页，共28页。LEDLED显示屏发展历程显示屏发展历程(lchng)30(lchng)30年年回顾回顾 1970年代最早的GaP、GaAsP同质结红、黄、绿色低发光效率的LED已开始应用于指示灯、数字和文字显示。从此LED开始进入多种应用领域，包括宇航、飞机、汽车、工业应用、通信、消费类产品等，遍及国民经济各部门和千家万户(qin ji wn h)。到1996年LED在全世界的销售额已达到几十亿美元。尽管多年以来LED一直受到颜色和发光效率的限制，但由于GaP和GaAsP LED具有长寿命、高可靠性,工作电流小、可与TTL、CMOS数字电路兼容

2、等许多优点因而却一直受到使用者的青眯。最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。超高亮度(UHB)是指发光强度达到或超过100mcd的LED。1991年日本东芝公司和美国HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黄色超高亮度LED实用化。同年，东芝公司研制InGaA1P 573nm黄绿色超高亮度LED，法向光强达2cd。1994年日本日亚公司研制成InGaN 450nm蓝(绿)色超高亮度LED。至此，彩色显示所需的三基色红、绿、蓝以及橙、黄多种颜色的LED都达到了坎德拉级的发光强度，实现了超高亮度化、全色化，使发

3、光管的户外全色显示成为现实。我国发展LED起步于七十年代，产业出现于八十年代。全国约有100多家企业，95%的厂家都从事后道封装生产，所需管芯几乎全部从国外进口。通过几个“五年计划”的技术改造、技术攻关、引进国外先进设备和部分关键技术，使我国LED的生产技术已向前跨进了一步。第2页/共27页第二页，共28页。 什么什么(shn me)(shn me)是是LEDLED显示屏？显示屏？ LED显示屏就是light emitting diode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过(tnggu)控制半导体发光二极管的显示方式。 LEDLED显示屏的组成部分显示屏的组成部分(z chn b

4、fn)(z chn b fn) LED显示屏由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠发光二极管的亮灭来显示字符。第3页/共27页第三页，共28页。LEDLED显示屏的分类显示屏的分类(fn li)(fn li)： 1 1、按颜色、按颜色(yns)(yns)基色可以分为基色可以分为 单基色显示屏单基色显示屏: :单一颜色单一颜色(yns)(yns)（红色或绿色）。（红色或绿色）。 双基色显示屏：红和绿双基色，双基色显示屏：红和绿双基色，256256级灰度、可以显示级灰度、可以显示6553665536种颜种颜色色(yns)(yns)。 全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，

5、256256级灰度的全彩色显示屏级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色可以显示一千六百多万种颜色(yns)(yns)。2 2、按显示器件分类、按显示器件分类 LED LED数码显示屏：显示器件为数码显示屏：显示器件为7 7段码数码管，适于制作时钟屏、利段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。率屏等，显示数字的电子显示屏。 LED LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多点阵图文显示屏：显示器件是由许多(xdu)(xdu)均匀排列的发光均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。 LED LED视频显

6、示屏：显示器件是由许多视频显示屏：显示器件是由许多(xdu)(xdu)发光二极管组成，可发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。以显示视频、动画等各种视频文件。第4页/共27页第四页，共28页。LEDLED显示屏市场前景显示屏市场前景 现状：目前现状：目前(mqin)(mqin)由于由于ledled显示屏造价昂贵，主要显示屏造价昂贵，主要应用于比较高档的场所，主要集中在城市的繁华场所，应用于比较高档的场所，主要集中在城市的繁华场所，作为多媒体广告的一部分。单双色作为多媒体广告的一部分。单双色ledled显示屏主要应用于显示屏主要应用于交通交通, ,高速公路高速公路, ,银行、证券交易

7、等金融场所。银行、证券交易等金融场所。 以后：随着人们生活水平的提高，户外以后：随着人们生活水平的提高，户外ledled显示屏将显示屏将逐渐应用于各个行业。逐渐应用于各个行业。 LEDLED显示屏技术优势显示屏技术优势(1)(1)采用进口采用进口LEDLED优质管芯制作全彩显示屏优质管芯制作全彩显示屏: :具有视角具有视角大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、大、功耗小、色彩均匀一致、屏厚超薄、屏体重量轻、故障率低、易维护等优势故障率低、易维护等优势. .(2)(2)采用采用PCTVPCTV卡卡: :该卡是一块性能卓越的集显示、采集、该卡是一块性能卓越的集显示、采集、视频捕获等功能的

8、多媒体显示卡视频捕获等功能的多媒体显示卡, , (3)(3)采用最新采用最新DVI DVI 接口技术接口技术: DVI: DVI接口接口(Digital (Digital Visual Interface)Visual Interface)是是PCPC机与数字式平板显示器机与数字式平板显示器( (包包括括) )接口的工业接口的工业(gngy)(gngy)标准。标准。(4)(4)采用室内全彩系统采用室内全彩系统: :该芯片除了完成显示数据的分该芯片除了完成显示数据的分配任务之外配任务之外, ,其特性是将接收的其特性是将接收的8 8位位(8 bit)(8 bit)显示数据显示数据转换成转换成121

9、2位的位的PWMPWM输出脉冲输出脉冲, ,使显示屏实现使显示屏实现4096(12bit)4096(12bit)级灰度控制级灰度控制 (5)(5)采用恒流驱动采用恒流驱动: :该电路技术成熟运行可靠该电路技术成熟运行可靠, ,已经在已经在全彩显示屏上广泛的运用全彩显示屏上广泛的运用, ,性能价格比高性能价格比高, ,为目前众多为目前众多公司常用的恒流驱动芯片公司常用的恒流驱动芯片, ,较好解决较好解决LEDLED管压降离散性管压降离散性之缺陷且性能良好之缺陷且性能良好, ,消除马赛克消除马赛克. .第5页/共27页第五页，共28页。3 3、按使用场合分类、按使用场合分类 室内显示屏：发光点较小

10、，一般室内显示屏：发光点较小，一般3mm-8mm3mm-8mm，显示面积一，显示面积一般几至十几平方米。般几至十几平方米。 室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。4 4、按发光点直径分类、按发光点直径分类 室内屏：室内屏：3mm3mm、3.75mm3.75mm、5mm5mm、 室外屏：室外屏：10mm10mm、12mm12mm、16mm16mm、19mm19mm、20mm20mm、21mm21mm、22mm22mm、26mm26mm 室外屏发光的

11、基本单元室外屏发光的基本单元(dnyun)(dnyun)为发光筒，发光筒的原理为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发 显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块(m kui)控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块(m kui)）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。 第6

12、页/共27页第六页，共28页。LED显示屏性能超群:发光亮度强 在可视距离内阳光直射屏幕表面时,显示内容清晰可见.超级灰度控制 具有1024-4096级灰度控制,显示颜色16.7M以上,色彩清晰逼真,立体感强.静态扫描技术 采用静态锁存扫描方式,大功率驱动,充分保证发光亮度.自动亮度调节 具有自动亮度调节功能,可在不同亮度环境下获得最佳播放效果.技术先进 全面采用进口大规模集成电路,可靠性大大提高,便于调试维护.全天候工作 完全适应户外各种( zhn)恶劣性环境,防腐,防水,防潮,防雷，抗震整体性能强性价比高 显示性能好,像素筒可采用26mm、21mm等多种规格.先进的数字化视频处理技术分布式

13、扫描，模块化设计/恒流静态驱动，亮度自动调节超高亮纯色象素影像画面清晰、无抖动和重影，杜绝失真视频、动画、图表、文字、图片等信息显示联网显示、远程控制 第7页/共27页第七页，共28页。LEDLED显示屏的作用显示屏的作用(zuyng)(zuyng)1 1、起到商品宣传，吸引顾客的作用、起到商品宣传，吸引顾客的作用(zuyng)(zuyng)。2 2、起到店面装饰，提高企业档次的作用、起到店面装饰，提高企业档次的作用(zuyng)(zuyng)。3 3、起到照明，标新立异的作用、起到照明，标新立异的作用(zuyng)(zuyng)。4 4、起到普及知识的作用、起到普及知识的作用(zuyng)(

14、zuyng)。（可用于播放。（可用于播放企业产品的小信息，相关行业的知识）企业产品的小信息，相关行业的知识）5 5、起到公告板的作用、起到公告板的作用(zuyng)(zuyng)。（促销，招聘信。（促销，招聘信息发布）息发布）6 6、起到烘托气氛的作用、起到烘托气氛的作用(zuyng)(zuyng)。通过显示屏幕。通过显示屏幕可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎可播放上级领导及各种贵宾莅临参观、指导的欢迎词，各种重大节日的庆祝词等。词，各种重大节日的庆祝词等。不可否认，商家树立广告牌的最终目的就是宣不可否认，商家树立广告牌的最终目的就是宣传商品信息，吸引目标顾客，尽最大可能地赚取最传商

15、品信息，吸引目标顾客，尽最大可能地赚取最大的利润。而大的利润。而LEDLED广告牌正是为了实现这个目的成广告牌正是为了实现这个目的成为企业宣传的头项选择。为企业宣传的头项选择。 第8页/共27页第八页，共28页。超高亮度超高亮度LEDLED的应用的应用(yngyng) (yngyng) 1 1信息指示灯信息指示灯 汽车信号指示汽车信号指示: :汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、汽车指示灯在车的外部主要是方向灯、尾灯尾灯(widng)(widng)和刹车灯；在车的内部主要是各种仪表的和刹车灯；在车的内部主要是各种仪表的照明和显示。超高亮度照明和显示。超高亮度LEDLED用于汽车指示灯与传统的白炽

16、用于汽车指示灯与传统的白炽灯相比具有许多优点，在汽车工业中有着广泛的市场。灯相比具有许多优点，在汽车工业中有着广泛的市场。LEDLED能够经受较强的机械冲击和震动。平均工作寿命能够经受较强的机械冲击和震动。平均工作寿命MTBFMTBF比白炽灯泡高出几个量级，远远高出汽车本身的工作寿比白炽灯泡高出几个量级，远远高出汽车本身的工作寿命，因此命，因此LEDLED刹车灯可封装成一个整体，而不必考虑维修。刹车灯可封装成一个整体，而不必考虑维修。 交通信号指示:用超高亮度LED取代白炽灯，用于交通信号灯、警示灯、标志灯现已遍及世界各地，市场广阔，需求量增长(zngzhng)很快。交通信号灯每个国家的主管部

17、门都要制定相应的规范，规定信号的颜色、最低的照明强度，光束空间分布的图样以及对安装环境的要求等。第9页/共27页第九页，共28页。2大屏幕显示 大屏幕显示是超高亮度LED应用的另一巨大市场，包括:图形(txng)、文字、数字的单色、双色和全色显示。在表2中列出了LED显示的各种用途。传统的大屏幕有源显示一般采用白炽灯、光纤、阴极射线管等；无源显示一般采用翻牌的方法。表3列出了几种显示的性能比较。 3 3液晶显示液晶显示(LCD)(LCD)的背照明的背照明(zhomng)(zhomng) 在液晶显示中至少有在液晶显示中至少有10%10%采用有源光作为背照明采用有源光作为背照明(zhomng)(z

18、homng)，光源可使光源可使LCDLCD显示屏的黑暗的环境下易读，全色显示屏的黑暗的环境下易读，全色LCDLCD显示也需要显示也需要光源。光源。 4 4固体照灯固体照灯 全色超高亮度全色超高亮度(lingd)LED(lingd)LED的实用化和商品化，使照明技术面的实用化和商品化，使照明技术面临一场新的革命，由多个超高亮度临一场新的革命，由多个超高亮度(lingd)(lingd)红、蓝、绿三色红、蓝、绿三色LEDLED制制成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光，而且还可成的固体照明灯不仅可以发出波长连续可调的各种色光，而且还可以发出亮度以发出亮度(lingd)(lingd)可达几十

19、到一百烛光的白色成为照明光源。可达几十到一百烛光的白色成为照明光源。 第10页/共27页第十页，共28页。怎样评估怎样评估LEDLED屏的好坏屏的好坏一块全彩显示屏的好坏主要可以从以下几个一块全彩显示屏的好坏主要可以从以下几个(j (j )方面来签定：方面来签定：1. 1. 平整度平整度 显示屏的表面平整度要在显示屏的表面平整度要在1mm1mm以内，以保证显示图以内，以保证显示图像不发生扭曲，局部凸起或凹进会导致显示屏的可视角像不发生扭曲，局部凸起或凹进会导致显示屏的可视角度出现死角。平整度的好坏主要由生产工艺决定。度出现死角。平整度的好坏主要由生产工艺决定。2. 2. 亮度及可视角度亮度及可

20、视角度 室内全彩屏的亮度要在室内全彩屏的亮度要在800cd/m²800cd/m²以上，室外全以上，室外全彩屏的亮度要在彩屏的亮度要在1500 cd/m²1500 cd/m²以上，才能保证显示以上，才能保证显示屏的正常工作，否则会因为亮度太低而看不清所显示的屏的正常工作，否则会因为亮度太低而看不清所显示的图像。图像。3. 3. 白平衡效果白平衡效果 白平衡效果是显示屏最重要的指标之一。色彩学上当白平衡效果是显示屏最重要的指标之一。色彩学上当红绿蓝三原色的比例为红绿蓝三原色的比例为1 1：4.64.6：0.160.16时才会显示出纯正时才会显示出纯正的白色，

21、如果实际比例有一点偏差则会出现白平衡的偏的白色，如果实际比例有一点偏差则会出现白平衡的偏差，一般要注意白色是否有偏蓝色，偏黄绿色现象。白差，一般要注意白色是否有偏蓝色，偏黄绿色现象。白平衡的好坏主要由显示屏的控制系统来决定，管芯对色平衡的好坏主要由显示屏的控制系统来决定，管芯对色彩的还原性也有影响。彩的还原性也有影响。第11页/共27页第十一页，共28页。4. 4. 色彩的还原性色彩的还原性 色彩的还原性是指显示屏对色彩的还原性，既显示屏显示的色色彩的还原性是指显示屏对色彩的还原性，既显示屏显示的色彩要与播放源的色彩保持高度一致，这样才能保证图像的真实感。彩要与播放源的色彩保持高度一致，这样才

22、能保证图像的真实感。5. 5. 有无马赛克、死点有无马赛克、死点(s din)(s din)现象现象 马赛克是指显示屏上出现的常亮或常黑的小四方块，既模组坏马赛克是指显示屏上出现的常亮或常黑的小四方块，既模组坏死现象，其主要原因为显示屏所采用的接插件质量不过关。死现象，其主要原因为显示屏所采用的接插件质量不过关。死点死点(s din)(s din)是指显示屏上出现的常亮或常黑的单个点，死点是指显示屏上出现的常亮或常黑的单个点，死点(s din)(s din)的多少主要由管芯的好坏来决定。的多少主要由管芯的好坏来决定。6. 6. 有无色块有无色块 色块是指相邻模组之间存在较明显的色差，颜色的过渡

23、以模块色块是指相邻模组之间存在较明显的色差，颜色的过渡以模块为单位了，引起色块现象主要是由控制系统较差，灰度等级不高，为单位了，引起色块现象主要是由控制系统较差，灰度等级不高，扫描频率较低造成的。扫描频率较低造成的。第12页/共27页第十二页，共28页。第一第一(dy)(dy)部分部分 教学要求教学要求目的目的(md)(md)要求要求显示显示(xinsh)(xinsh)汉字的基本原理汉字的基本原理汉字字形库汉字字形库LEDLED点阵的驱动方法点阵的驱动方法掌握掌握LEDLED点阵的外部信号规律点阵的外部信号规律第13页/共27页第十三页，共28页。第二第二(d r)(d r)部分部分 教学内容

24、教学内容一一. .任务目标任务目标 设计一个设计一个16X1616X16的的LEDLED点阵，轮流显示点阵，轮流显示“单片机单片机技能训练技能训练(xnlin)”7(xnlin)”7个汉字个汉字二二. .硬件硬件(yn jin)(yn jin)1.1.汉字显示的基本原理汉字显示的基本原理 为了能比较清楚地显示出汉字字形，一般每一个汉字需要使用16X16点阵，如果需要将汉字笔画显示得更精细，就需要使用更大的点阵，如24X24点阵，36X36点阵等第14页/共27页第十四页，共28页。表示(biosh)LED灭表示(biosh)LED亮点阵法点阵法(zhn f)显示汉字显示汉字第15页/共27页第

25、十五页，共28页。 可用二进制数表示可用二进制数表示(biosh)LED(biosh)LED的亮与灭，每行的亮与灭，每行1616只只LEDLED共需共需1616位二进制数，分为两个字节。位二进制数，分为两个字节。10H 00H10H 00H10H F8H10H F8H10H 88H10H 88HFEH 88HFEH 88H10H 88H10H 88H00010000 0000000000010000 0000000000010000 1111100000010000 1111100000010000 1000100000010000 1000100011111110 1000100011111

26、110 1000100000010000 1000100000010000 10001000.00010010 0000101000010010 0000101000010100 0000011000010100 0000011000010000 0000000000010000 0000000012H 0AH12H 0AH14H 06H14H 06H10H 00H10H 00H图一 汉字字模的产生第16页/共27页第十六页，共28页。 图一中第一行可以用图一中第一行可以用10H10H和和00H00H表示第一行表示第一行LEDLED的状态，这样全的状态，这样全部部1616行共需行共需3232个

27、字节。这个字节。这3232个十六进制数称为该汉字个十六进制数称为该汉字(Hnz)(Hnz)的的字模，字模，“机机”的字模可以存放在程序存储器中的字模可以存放在程序存储器中 JI JI： DB 010H,000H,010H,0F8H,010H,088H,0FEH,088HDB 010H,000H,010H,0F8H,010H,088H,0FEH,088H DB 010H,088H,010H,088H,038H,088H,034H,088H DB 010H,088H,010H,088H,038H,088H,034H,088H DB 054H,088H,050H,088H,091H,008H,011

28、H,00AH DB 054H,088H,050H,088H,091H,008H,011H,00AH DB 012H,00AH,012H,00AH,014H,006H,010H,000H DB 012H,00AH,012H,00AH,014H,006H,010H,000H第17页/共27页第十七页，共28页。LEDLED点阵点阵(din zhn)(din zhn)模块模块 常见的点阵(din zhn)模块是8*8只LED的点阵(din zhn)，8*8只单色LED点阵模块 为了减少外部引线，点阵模块内部(nib)已经将LED连接为矩阵形式，只将行线和列线引出， LED点阵分为共阳和共阴两种，指的

29、是行引出线为共阴或共阳第18页/共27页第十八页，共28页。 LEDLED点阵点阵(din zhn)(din zhn)的驱动方法的驱动方法 由于LED点阵的LED数量(shling)较多，应用中只能使用动态驱动。例如，16*16的LED点阵可以使用16*16的驱动方式，也可以使用8*32的驱动方式等8列 7列 2行 1列 4行 6列 4列 1行 5行 7行 2列 3列 8行 5列 6行 3行第19页/共27页第十九页，共28页。16*1616*16的驱动的驱动(q dn)(q dn)方式方式 使用16*16的驱动方式时，16列送字模数据，16行扫描，LED的显示周期为1/16.需要使用16*1

30、6点阵时，可使用4片8*8点阵器件(qjin)拼接而成。16*16扫描(somio)方式扫扫描描码：码：每每次次扫扫描描一一行行两字节字模数据两字节字模数据第20页/共27页第二十页，共28页。扫扫描描码码4 4字字节节字字模模数数据据32*832*8的驱动的驱动(q (q dn)dn)方法方法 使用使用32*832*8驱动方式时，将驱动方式时，将1616点阵分为上下两部分点阵分为上下两部分(b fen)(b fen)，3232分列驱动送出分列驱动送出3232位的字模位的字模数据，数据，8 8行扫描，行扫描，LEDLED的显示周的显示周期为期为1/81/8，为了减少程序对发送，为了减少程序对发

31、送字模数据处理的工作量，要对字模数据处理的工作量，要对字模中的数据位置重新排列，字模中的数据位置重新排列，如图，扫描码扫描第一行时应如图，扫描码扫描第一行时应送出的送出的4 4个字模字节为上述字模个字模字节为上述字模中第中第1818、1717、2 2、1 1字节，扫描字节，扫描码扫描第二行时应送出的码扫描第二行时应送出的4 4个字个字模字节为上述字模中第模字节为上述字模中第2020、1919、4 4、3 3字节，字节，依次类推依次类推32*8扫描(somio)方式第21页/共27页第二十一页，共28页。 练习编写(binxi)“单片机技能训练”这几个字第22页/共27页第二十二页，共28页。单

32、基色单基色(js)LED(js)LED显显示屏示屏第23页/共27页第二十三页，共28页。双色双色LEDLED显示屏显示屏第24页/共27页第二十四页，共28页。单基色(js)LED显示彩彩色色( (c c i is s ) )L LE ED D显显示示第25页/共27页第二十五页，共28页。第26页/共27页第二十六页，共28页。谢谢您的观看(gunkn)！第27页/共27页第二十七页，共28页。内容(nirng)总结LED显示屏。最近十年，高亮度化、全色化一直是LED材料和器件工艺技术研究的前沿课题。我国发展LED起步(qb)于七十年代，产业出现于八十年代。LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。性价比高 显示性能好,像素筒可采用26mm、21mm等多种规格.。图一中第一行可以用10H和00H表示第一行LED的状态，这样全部16行共需32个字节。谢谢您的观看第二十八页，共28页。