LED显示屏系统原理.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流LED显示屏系统原理.精品文档.LED显示屏系统原理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，自20世纪80年代后期开始，随着LED制造技术的不断完善，在国外得到了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入90年代国民经济高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED显示屏的出现正好适应了这一市场形势，因而在LED显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速的提高。 LED显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今

2、天的全彩色视频显示屏的发展过程。无论在期间的性能（提高亮度LED显示器及蓝色发光灯等）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等方面都取得了长足的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足各种应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方面。我国LED显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一个具有相当发展潜力的产业。应该指出的是，我国LED产业不但在应用技术上取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现，例如北京中庆数据设备公司研制的ZQL9701超大规模芯片，就代表了当前LED显示屏控制电路的国际水平。 与国内LED显示屏产业的

3、迅速发展相比，目前关于LED显示屏的图书资料显得太少，不便于设计制造人员及运用维护人员的工作，由此萌发了编写一本LED显示屏技术用书的想法，适逢电子科技大学出版社之邀，斗胆动笔草就本书。书中分别就LED显示屏的概况、LED显示器件、图文显示屏、图象显示屏、视频显示屏等有关技术问题进行了叙述，以期使从事各类LED显示屏工作的读者能够从本书中得到一些有用的材料。 由于LED显示屏是多种综合应用的产品，涉及光电子学、半导体器件、数字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方路及方法还要花较大篇幅进行介绍，容易冲淡主题。反过来采用集成电路和单片机等简单普及的刻与LED显述硬件又有软件。上述各个领域

4、都自成体系，在本书中无法一一尽述，只能以显示意直接有关的部分，而不追求各相关技术自身的完成性；二、尽量采用简单普及的方案进不方案，可以追求相关技术的先进性。例如在一些控制电路中，能用常规集成电路实现，而又面，既示避免各个相关技术“从头说起”的麻烦，从而达到精简内容突出重点的目的。而不行描屏有进行讨论。书中在处理相关领域技术方面采取了以下两条对策：一、侧重叙述屏为主线，介绍相关技术在LED显示屏中的应用，不采器件的方案。 LED电子显示屏控制原理 （一）系统组成本系统由计算机专用设备、显示屏幕、视频输入端口和系统软件等组成。 计算机及专用设备：计算机及专用设备直接决定了系统的功能，可根据用户对系

5、统的不同要求选择不同的类型。 显示屏幕：显示屏的控制电路接收来自计算机的显示信号，驱动LED发光产生画面，并通过增加功放、音箱输出声音。 视频输入端口：提供视频输入端口，信号源可以是录像机、影碟机、摄像机等，支持NTSC、PAL、S_Video等多种制式。 系统软件：提供LED播放专用软件，powerpoint或ES98视频播放软件。系统原理图如下： （二）系统功能该系统具备如下功能： 以计算机为处理控制中心，电子屏幕与电脑显示器(VGA)窗口某一区域逐点对应，显示内容实时同步，屏幕映射位置可调，可方便随意地选择显示画面的大小。 显示点阵采用超高亮度 LED发光管(红、绿双基色)，256级灰度

6、，颜色变化组合65536种，色彩丰富逼真，并支持VGA 24位真彩色显示模式。 配备图文信息及三维动画播放软件，可播放高质量的图文信息及三维动画。播放软件显示信息的方式有覆盖、合拢、开帘、色彩交替、放大缩小等十多种形式。 使用专用节目编辑播放软件,可通过键盘,鼠标、扫描仪等不同的输入手段编辑、增加、删除和修改文字、图形、图像等信息。编排存于控制主机或服务器硬盘,节目播放顺序与时间,实现一体化交替播放,并可相互叠加。 可以接收显示录像机、影碟机等视频信号。 LED视频显示系统： 系统介绍及特点 1. 模块化设计：电路设计按功能分成不同的模块，每个模块之间只需要极少的联系，极大地提高了系统的稳定性

7、、可靠性。调试难度、维护难度大大降低，可靠性高。所有硬件电路全部选用进口元器件，品质高，可靠性好。 2. 先进的分布式扫描技术：显示部分的扫描采用扫描控制技术，显示部分被分成不同的单元，独立进行扫描。每个单元之间的信号传递采用信号锁存技术进行同步控制。显示的稳定性大大增加。 3. 精心设计的通信接口技术：通信距离可达1000米。可以抗击15KV的静电放电冲击。RS-422专用设计接口。极大地提高了系统通信的可靠性。 4. 软件设计新颖：WINDOWS风格界面，设计专用软件经验丰富。软件功能强、操作简便。通用显示屏软件具有良好的用户界面，清晰的菜单窗口，用户可以根据需要，任意编排节目，既能播放录

8、像，也能播放动画文字、插播消息等。 5. 可视性好：产品采用进口LED晶片，构成的显示屏具有高亮度、色彩鲜艳、视角大、寿命长（100,000小时）稳定性高、响应速度快等特点。 6. 易于安装：采用显示单元板或显示单元箱体，根据用户要求和应用场所要求任意组装成所需要的显示屏尺寸，并且便于维护。 LED电子显示屏系统简介及分类 近年来LED显示屏市场得到了迅猛的发展，已经广泛应用到银行、邮电、税务、机场、车站、证券市场及其它交易市场、医院、电力、海关、体育场等多种需要进行公告、宣传的场合。 目前LED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。随着社会经济的不断进步，以及L

9、ED显示技术的不断完善，人们对LED显示屏的认识将会越来越深入，其应用领域将会越来越广。 LED是发光二极管Light Emitting Diode 的英文缩写。LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有如下优点： 1、耗电省、2、使用寿命长、3、成本低、4、亮度高、5、视角大、6、可视距离远、7、规格品种多。 LED显示产品系列 A、单色、彩色条形显示屏、B、计算机控制数码显示屏、C、单色图文显示屏、D、三色（红、绿、黄）图文显示屏、E、点阵和数码混合显示屏（证券屏）、F、双基色（红、绿）多媒体视频同步显示屏、G、三基色（红、绿、蓝）多媒体视频同步显示屏 LE

10、D显示屏分类方式按显示颜色分为：单红色、单绿色、红绿双基色、 红绿蓝三色按使用功能分为：图文显示屏、多媒体视频显示屏、行情显示屏、条形显示屏按使用环境分为：室内显示屏、室外显示屏、半户外显示屏按发光点直径分为：3.0、3.7、4.8、5.0、8.0、ph8、ph10、ph16、ph20等。 LED显示屏技术特点 A、效果卓越：采用动态扫描技术，画面稳定，无杂点，图像效果清晰，动画效果生动，多样；视频效果流畅；B、内容丰富：可显示文字、图表、图像、动画、视频信息；C、方式灵活：可由用户任意编排显示模式；D、质量保证：采用进口发光材料、高品质IC芯片、无噪声大功率电源；E、信息量大：显示的信息不受

11、限制；F、维修方便：模块化设计，安装，维护方便； 使用环境：LED显示屏按使用环境分为室内LED显示屏和室外LED显示屏。 显示颜色：LED显示屏按显示颜色分为单基色LED显示屏（含伪彩色LED显示屏），双基色LED显示屏和全彩色（三基色）LED显示屏。按灰度级又可分为16、32、64、128、256级灰度LED显示屏等。 显示性能：LED显示屏按显示性能分为文本LED显示屏、图文LED显示屏，计算机视频LED显示屏，电视视频LED显示屏和行情LED显示屏等。行情LED显示屏一般包括证券、利率、期货等用途的LED显示屏。 基本发光点非行情类LED显示屏中，室内LED显示屏按采用的LED单点直径

12、可分为3mm、3.75mm、5mm、8mm、和10mm等显示屏；室外LED显示屏按采用的象素直径可分为16mm、19mm、22mm和26mm等LED显示屏。行情类LED显示屏中按采用的数码管尺寸可分2.0cm(0.8inch)、2.5cm(1.0inch)、3.0cm(1.2inch)、4.6cmm(1.8inch)、5.8cm(2.3inch)、7.6cm(3inch)等LED显示屏。 大屏幕显示屏业绩上海市八万人体育场、上海大众汽车公司、上海国际信托投资公司、上海房产交易所、宝山钢铁公司等.大屏幕拼接显示屏系统 一般用户在需要同时观看的信源较少时，适合选择单机大屏幕。但在较为复杂的监控中，

13、如大型邮电通信系统、道路交通管理、能源分配输送、工业控制、110报警等领域，需全景浏览，统一指挥，就必须选择大屏幕拼接系统。大屏幕拼接系统不再受单机分辨率和亮度的影响，例如一个22四个单机的拼接系统，单机分辨率为1024768，亮度为500lm，则拼接后的系统分辨率为20481536，亮度为2000lm。 拼接系统主要由三部分组成：大屏幕投影墙、投影机阵列、控制系统。其中控制系统是核心，目前世界上流行的拼接控制系统主要有三种类型：硬件拼接系统、软件拼接系统、软件与硬件相结合的拼接系统。 硬件拼接系统是较早使用的一种拼接方法，可实现的功能有分割、分屏显示、开窗口：即在四屏组成的底图上，用任意一屏

14、显示一个独立的画面。由于采用硬件拼接，图像处理完全是实时动态显示，安装操作简单；缺点是拼接规模小，只能四屏拼接，扩展很不方便，不适应多屏拼接的需要；所开窗口固定为一个屏幕大小，不可放大、缩小或移动。 软件拼接系统是用软件来分割图像，采用软件方法拼接图像，可十分灵活的对图像进行特技控制，如在任意位置开窗口；任意放大、缩小；利用鼠标即可对所开的窗口任意拖动，在控制台上控制屏幕墙，如同控制自己的显示器一样方便。 软件与硬件相结合的拼接系统,可综合以上两种方法的优点,克服其缺点。这种系统可以实用显示多个RGB模拟信号及XWindow的动态图形，是为多通道现场即时显示专门设计的。通过硬件和软件以及控制/

15、舆接口，来实现不同窗口的动态显示。它透明度高：图像叠加透明显示，共有256级透明度，令动态图像和背景活灵活现。并联扩展性极好：系统采用并联框结构，最多可控制上千个投影机同时工作。 投影显示墙的比较 CRT LCD DLP 目前国际上流行产品的尺寸（对角线/英寸） 41、44、51 72、84、100、120、150 50、60、67 光源 7英寸投影管灯泡，灯泡 一般使用寿命（小时） 大于10000 1000-6000（UHP） 8000-10000（UHP） 物理接缝（gap between screen） 0.8mm 0.8mm 0.8mm 光学接缝（gap between image）

16、1mm 1mm 0.8mm 使用的单元数增加会增加对控制系统的要求，因此会增加造价 其他 必须增加蠕动功能，否则会产生burning效应 无此要求 颜色（相对） 色还原性最好 最差 介于两者之间 亮度 最低（7英寸170ANSI流明） 较高（600ANSI流明以上） 较高（600ANSI流明以上） 会聚 要进行会聚调试 单元分辨率 640*480/800*600 800*600/1024*768/1280x1024 800*600/1024*768/1280x1024 亮度均匀性 75% 85% 85% 使用场合 视频显示最佳 计算机图文 计算机图文/视频 维护 可能进行会聚和颜色调整，更换投

17、影管 只要更换灯泡时进行颜色和亮度调整 只要更换灯泡时进行颜色和亮度调整 单屏： (镶墙式、箱体式） 组成：单屏大屏幕一般由投影机、背投屏幕、金属结构、光学反射系统及散热系统组成。 功能：主要用于动态视频图像及计算机图像的显示，就如一台超大的显示器或电视机。 优点：造价低，屏幕尺寸较灵活，一般有72(1463mm1097mm)，84(1706mm1280mm)， 90(1854mmm1396mm)， 96(1950mm1463mm), 100(2032mm1524mm), 120(2438mm1828mm), 125(2508mm1874mm), 140(2845mm2134mm), 150(

18、3048mm2286mm),160(3252mm2440mm),无拼接缝。 缺点：屏幕尺寸越大，要求背投空间越大 灯泡寿命短(约1000-6000小时) 不能连续24小时工作(若必须7/24连续工作，需选择专业控制室投影机，造价高) 拼接投影墙(大尺寸拼接） 由多台投影机，多个屏幕，矩阵及图像处理器构成，一般用于高分辨率，超大屏幕以及多画面显示。 单元屏幕尺寸一般有72(1463mm1097mm)，84(1706mm1280mm)， 90(1854mm1396mm)， 96(1950mm1463mm), 100(2032mm1524mm), 120(2438mm1828mm), 125(250

19、8mm1874mm), 140(2845mm2134mm), 150(3048mm2286mm),160(3252mm2440mm),投影机一般选用LCD或DLP投影机、屏幕可选择进口光学透镜屏或国产散射屏。 优点： 1)显示面积巨大，造价较低。 2)单元屏幕尺寸，控制较灵活，可方便控制显示面积。缺点：1)单元屏幕尺寸越大，所需背投空间越大。 2)由于多块屏幕拼接在一起就会有亮度，颜色的差异，需要挑选投影机及对投影机镜头与光学透镜屏的光焦匹配，尽可能做到单屏中心亮度与4角亮度均匀，多块屏幕亮度与颜色一致。 3)灯泡寿命短，约1000-6000小时，与所选投影机有关。 4)不能连续24小时工作(

20、若必须7/24连续工作，需选择专业控制室投影机，造价高)。汉字显示屏广泛应用与汽车报站器，广告屏等。本文介绍一种实用的汉字显示屏的制作，考虑到电路元件的易购性，没有使用8*8的点阵发光管模块， 而是直接使用了256个高量度发光管，组成了16行16列的发光点阵。同时为了降低制作难度， 仅作了一个字的轮流显示，实际使用时可根据这个原理自行扩充显示的字数。 1汉字显示的原理： 我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字， 也可

21、以显示在256像素 范围内的任何图形。hex格式文件下载（点右键，目标另存为hex即可直接烧写） 我们以显示汉字“大”为例，来说明其扫描原理： 在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示。如果用8位的AT89C51单片机控制， 由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分。一般我们把它拆分为上部和下部，上部由8*16点阵组成， 下部也由8*16点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的上半部分，即第0列的p00-p07口。方向为p00到p07 ,显示汉字“大”时，p05点亮,由上往下排列，为p0.0 灭，p0.1 灭, p0.2 灭p0.3 灭, p0.4

22、灭, p0.5 亮,p0.6 灭,p0.7 灭。即二进制00000100，转换为16进制为 04h.。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线的方便，我们仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从上图可以看到，这一列全部为不亮， 即为00000000，16进制则为00h。 然后单片机转向上半部第二列，仍为p05点亮，为00000100，即16进制04h.这一列完成后继续进行下半部分的扫描，p21点亮，为二进制00000010，即16进制02h. 依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位， 可以得出汉字“大”程序清单：ORG 00HLOOP: MOV A,#0F

23、FH ；开机初始化，清除画面MOV P0,A ；清除P0口 ANL P2,#00 ；清除P2口MOV R2,#200 D100MS: MOV R3,#250 ；延时100毫秒 DJNZ R3,$ DJNZ R2,D100MS MOV 20H,#00H ；取码指针的初值l100: MOV R1,#100 ；每个字的停留时间L16: MOV R6,#16 ；每个字16个码 MOV R4,#00H ；扫描指针清零 MOV R0,20H ；取码指针存入R0L3: MOV A,R4 ；扫描指针存入A MOV P1,A ；扫描输出 INC R4 ；扫描指针加1，扫描下一个 MOV A,R0 ； 取码指针存

24、入A MOV DPTR,#TABLE ；取数据表的上半部分的代码 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A ； 输出到P0 INC R0 ；取码指针加1，取下一个码。 MOV A,R0 MOV DPTR,#TABLE ；取数据表下半部份的代码 MOVC A,A+DPTR MOV P2,A ；输出到P2口 INC R0MOV R3,#02 ；扫描1毫秒DELAY2: MOV R5,#248 ； DJNZ R5,$ DJNZ R3,DELAY2 MOV A,#00H ；清除屏幕 MOV P0,A ANL P2,#00H DJNZ R6,L3 ；一个字16个码是否完成？ DJNZ R1,L16

25、；每个字的停留时间是否到了？ MOV 20H,R0 ；取码指针存入20H CJNE R0,#0FFH,L100 ；8个字256个码是否完成？ JMP LOOP ；反复循环TABLE :；汉字“倚”的代码db 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFHdb 0E2H,00H,22H,00H,22H,0FCH,26H,88Hdb 2AH,88H,0F2H,88H,2AH,0FAH,26H,01Hdb 63H,0FEH,26H,00H,02H,00H,00H,00H；以下分别输入天，一，出， 宝，刀，屠，龙，的代码，略。(3)心形图在8X8LED点阵上显示图如下图所示 1234

26、567830H，48H，44H，22H，44H，48H，30H，00H5汇编源程序 CNTA EQU 30H COUNT EQU 31H ORG 00H LJMP START ORG 0BH LJMP T0X ORG 30H START: MOV CNTA,#00H MOV COUNT,#00H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#(65536-4000) / 256 MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256 SETB TR0 SETB ET0 SETB EA WT: JB P2.0,WT MOV R6,#5 MOV R7,#248 D1: DJNZ R7,$ DJ

27、NZ R6,D1 JB P2.0,WT INC COUNT MOV A,COUNT CJNE A,#03H,NEXT MOV COUNT,#00H NEXT: JNB P2.0,$ SJMP WT T0X: NOP MOV TH0,#(65536-4000) / 256 MOV TL0,#(65536-4000) MOD 256 MOV DPTR,#TAB MOV A,CNTA MOVC A,A+DPTR MOV P3,A MOV DPTR,#GRAPH MOV A,COUNT MOV B,#8 MUL AB ADD A,CNTA MOVC A,A+DPTR MOV P1,A INC CNTA

28、 MOV A,CNTA CJNE A,#8,NEX MOV CNTA,#00H NEX: RETI TAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH GRAPH: DB 12H,14H,3CH,48H,3CH,14H,12H,00H DB 00H,00H,38H,44H,44H,44H,38H,00H DB 30H,48H,44H,22H,44H,48H,30H,00H END6C语言源程序 #include unsigned char code tab=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsign

29、ed char code graph38=0x12,0x14,0x3c,0x48,0x3c,0x14,0x12,0x00, 0x00,0x00,0x38,0x44,0x44,0x44,0x38,0x00, 0x30,0x48,0x44,0x22,0x44,0x48,0x30,0x00 ; unsigned char count; unsigned char cnta; void main(void) unsigned char i,j; TMOD=0x01; TH0=(65536-4000)/256; TL0=(65536-4000)%6; TR0=1; ET0=1; EA=1; while(1) if(P2_0=0) for(i=5;i0;i-) for(j=248;j0;j-); if(P2_0=0) count+; if(count=3) count=0; while(P2_0=0); void t0(void) interrupt 1 using 0 TH0=(65536-4000)/256; TL0=(65536-4000)%6; P3=tabcnta; P1=graphcountcnta; cnta+; if(cnta=8) cnta=0;