点阵LED显示屏工作原理简介

摘要：点阵LED显示屏是我们日常生活中常见的一种信息平台，在饭店、酒店、机场、车站等地随处可见。本文就其简介、构成部分及其具体的设计与实现过程，简要介绍一下点阵LED显示屏的工作原理。

关键词：点阵 LED显示屏 原理

一、点阵LED显示屏基本介绍

LED电子显示屏是随着计算机及相关的微电子﹑光电子技术的迅猛发展而形成的一种新型信息显示媒体。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十来年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域得到了广泛的应用。LED（Light Emitting Diode）即发光二极管是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。近几年来，它得到迅猛的发展和广泛的应用。从七十年代起，已有人开始用LED做为发光像素研制LED显示器。随着微机技术的发展和LED器件的成熟，LED 显示屏也得到迅猛的发展。目前已研制出多种规格的LED屏，从色彩上讲有单色、多色、全色显示屏，从显示尺寸上讲，LED屏现已做到了数百平方米。现已形成了一个新兴的高科技产业。 最近，蓝色、纯绿色超高亮发光二极管相继研制成功并已商品化，用LED制成室外"大彩电"已成为现实，它标志着 LED显示技术达到了一个新的高度。LED显示屏是用发光二极管作显示像素而构成的显示屏，受空间限制小，适合于几平方米到几百平方米的屏幕，在此范围内和其它几种屏幕相比有较强优势，可表现文字、图形、图像、动画和视频，能较好地适应各种使用环境。

二、点阵LED显示屏构成要素

LED显示屏系统一般由微机、发送控制板、接收控制板、显示屏屏体、稳压电源及金属框架等部分构成。

1、微机。微机主要用于大屏幕系统的操作和控制，体现在上层软件部分。用来制作、编辑欲显示的内容，包括文字、图像、表格，并设置各种节目的播放顺序及画面停留时间等。编辑完成后，微机用来运行播放制作好的内容。微机播放时，内容在微机的显示器上显示出来。

2、发送控制板。该部分的作用主要是将微机上显示的内容采集下来，进行数据处理和变换，转换成为大屏幕显示所需要的数据格式，并将信号进行功率放大，以发送给远处的大屏幕。

3、接收控制板。该部分的作用主要是将发送控制板发送来的数据接收下来并送到大屏上的相应位置。

4、显示屏屏体。显示屏屏体主要是由LED发光管矩阵和驱动电路构成。它收到接收控制板送来的数据信号，驱动显示屏正面LED发光管矩阵的亮灭，使大屏幕显示出一幅幅画面。

三、LED显示屏的具体设计与实现

1、系统总框图

2、系统硬件条件

以用常用的AT89S52控制为例，该技术比较熟练，应用广泛，现在的51系列技术硬件发展的也非常得快，也出现了许多功能非常强大的单片机，因此使用单片机可以实现要求的基本功能。

都是8051的内核，只不过52的内部资源比51稍多，比如增加了一个16位的计数器T2，当然相应的特殊寄存器(SFR)也有了一点变化，另外52的内存也从51的128字节提高到了256字节，ROM也从2K提高到4K，可以装下更大的程序，但是若单从运算速度来讲，由于二者都是8051的直系后代，基本上可以认为二者运算性能相同。考虑到内存的增加对较复杂的程序带来的好处，52的总体性能是要比51好不少的。

另外S52比C51还增加了ISP功能，就是在线可编程功能，这可是很有用的功能哦，首先是省去购买编程器的钱，另外，对于买不起仿真器或希望能板上调试（就是插在成品电路板上调试）的人来说十分有价值，你可以随时更新插在电路板上的单片机的程序，十分方便。当然S51也具备这一功能，C51和C52都不具备，不过他们也已经停产了，现在电子市场能买到的大都是S系列的。

3、系统软件部分

LED显示屏驱动电路主要采用74HC154译码器。将从AT89S52里出来的列信号通过74HC154级联而成的16位的信号输出端连接到16*16的点阵LED的输入端，作为点阵的行驱动信号。从89S52输出四个信号分别输入到级联的74HC154译码器，然后输出16位行信号，经过16个200欧姆的电阻，再输入到16个PNP（8550）三极管的B极来进行对行信号的放大，其中所有的三极管的E极相连接+5V的电源，所有的C极接16个LED点阵的行型号引脚，得到的信号作为点阵LED 的行输入信号。通过对154的四个输入信号进行控制，改变行信号来控制二极管的亮、灭来显示出所要求的字符、汉字。

行驱动电路：每个LED管亮需要7mA的电流，那么64个同时亮就需要448mA的电流，所以我们要对列进行驱动，我们采用晶体管8550对列信号进行放大，使LED点阵能够正常显示。

4、亮度调节部分

用一个200欧姆的电阻和8550的三极管组成，可以对LED的压降进行调节，以到达连续改变亮度。此是作为对亮度的调节的方法。

5、刷新频率的计算

根据人眼的视觉的暂留特性，50HZ是适宜的刷新频率，所以CPU的刷新频率一般不低于60HZ，但是刷新频率太高的话，会使显示屏的亮度降低，所以刷新频率有最高值要求，本设计最高刷新频率为600HZ。

本文简要对LED显示屏的工作原理作一个介绍，希望能为LED显示屏更好的普及奉献一份自己的力量。

参考文献：

[1]周志敏,周纪海、纪爱华， LED驱动电路设计实例电子工业出版社 2008

[2]编委会，最新LED驱动电路设计、应用与制造新技术新工艺实用手册，中国科学技术文献出版社2008