显示屏工作原理

2 显示扫描原理

各个企业制造的LED显示屏的控制结构有所不同，但是，显示屏的显示扫描电路基本相同。双基色LED显示屏的显示扫描电路如图1所示。在图1中，IC1、IC2是数据锁存器电路74HC595，分别锁存红色、绿色数据，它们的性能是：①串行输入8位并行输出；②数据锁存、数据清除功能；③输出具有比较强的驱动能力。电阻RPB1、RPB2是限流电阻，根据颜色和模块的亮度来选择他们的数值。ML1是双色LED显示模块，共有8行×8列＝64个LED，其中，8个引脚是红色信号输入端，8个引脚是绿色信号输入端，8个引脚是行控制输入端，共有24个引脚。三极管 Q0，Q2，…Q7是行选通、驱动作用。IC3是3－8地址译码电路74HC138，8个选通输出端分别控制相应的行。图中电路是显示屏的原理电路，其数据传送方式是数据传送与行信号异步进行：首先，同时传送8位红、绿颜色数据到电路IC1、IC2并将数据锁存，然后再传送行控制信号点亮一行LED，接下来重复上述操作，只是行信号移至下一行，依次到第八行为止，即是一次完整的扫描过程。

显示扫描电路板的设计要求具有比较低的生产成本，因此，许多企业都设计成双面电路板，这样可以节省约三分之一的电路板成本。在显示模块的相应尺寸范围内，要安放上图中的全部元器件，其对应的双层印刷电路板编制具有较大难度，所以IC1电路特别适合点阵扫描原理的LED显示模块的驱动。显示扫描电路都是采用串行方式传送数据，这样既可以节省电路板的位置，又适合显示屏与计算机之间的数据传送。

3 工作状态分析

显示扫描电路的原理是动态扫描方式，不能静态测量其工作电流，因此，要计算出工作电流，就要分析动态参数。图２是一个LED的工作电路图。电路中Q8是驱动电路，正端接电源，控制端接74HC138的输出，输出端接LED发光二极管Ｄ，与限流电阻连接，电阻接74HC595的数据输出端。LED的点亮方式是：控制74HC138的片选信号无效，为不选通，之后74HC595输出电平，低电平为点亮信号，再选通74HC138，控制输出选通信号，此时，有电流I0从Q8输出，流过D、R1后，进入74HC595的数据输出端。

在图中，V ab是加在LED上的电压，红、绿色高亮度发光二极管的压降均约2～3V，Vbc是加在限流电阻两端上的电压，通过调节限流电阻的数值，就可以改变电路的工作电流I0，当电阻R1＝0时，电路依靠74HC595的输出有源电阻作为限流电阻。

在扫描电路中可以看出，电路结构比较简单，合理地调整各个部分工作参数就能够使电路工作在最佳状态。在选择电路时，还要准确掌握各个公司电路的性能，以及之间的技术参数的差别。不同型号的器件技术参数也有所区别，表1是74H C595的技术参数，表中给出了Texas Instru-ments,ST,Philips公司的74HC595的技术参数。在表中可以看出不同的公司生产的电路略有不同，因此，一块显示屏尽量要使用同一公司的电路器件，以免由于参数的差别影响显示屏的显示效果。

在表1中，Iik为输入尖峰脉冲电流，Iok为输出尖峰脉冲电流，I0为连续输出电流，Vcc为最高供电电压，f max表示在25℃时的最大工作频率（随着负载电容的不同，工作频率也不同），ta为工作温度。表中元件SN74HC595、M74HC595、74HC595对应公司是Texas Instryments，ST，Philips。

4 亮度和颜色的调整

4.1 亮度和颜色的调整

制造大屏幕时，首先要按照亮度指标选择LED或者显示模块，其次是根据选择的产品红、绿、蓝颜色的亮度比来确定哪一种颜色为基准，一般是将亮度比例低的一种作为亮度基准，当基准的一种已经达到最大亮度时，调整另外一种（双色）或两种（全彩）。显示屏幕是双色时，大多数情况下以绿色为基准，调整红色二极管的工作电流。一般是降低工作电流，以平衡颜色黄色为调整标准，这样就要减小整个显示屏幕的亮度。显示屏的颜色调整至最佳平衡状态，则会使屏的亮度降低。如果显示屏幕为了

达到亮度要求，将每一种颜色都达到最大的亮度，那么就失去了颜色的平衡，例如：双色屏幕的黄颜色偏红，或者偏绿。

TTL输出低电平约为0.4V，若作灌电流输入，正常的最大灌入电流为35mA，当超过此电流时，输出低电平升高，随着电流的增加，输出低电平不断升高，即有输出电压大于0.4V电路仍工作正常。在显示扫描电路中，工作电流为20mA可以满足控制红色的要求，因为红色LED的亮度比较高；绿色LED的工作电流要高于20mA，电流约在30～50mA之间，此时，74HC595的输出电压也要增加，其原因是74HC595有输出电阻，而且是非线性变化。

4.2 扫描频率调整

扫描电路以动态扫描、静态驱动的方式工作。显示屏的扫描频率受到显示模块结构的限制，每个模块有8×8个LED，整个显示屏模块的行数据全部串联，更新一次数据时间比较长，当扫描频率为100Hz时，整屏的亮度就会降低。若降低屏的扫描频率，显示亮度降低。实验证明，描扫频率与颜色的关系比较小。

5 结论

经过对双色LED显示屏的设计和分析，有效地调整了电路的技术参数，得到比较好的显示效果。事实证明，合理地分析电路的技术特性，使电路处于最佳的工作状态，将能达到理想的显示效果。选择不同公司的74HC595电路，显示效果有区别，在一块显示屏中，尽量要选择相同的电路，避免由电路参数不同影响显示效果。

显示屏的设计和制造的重要条件是生产成本，因此，在选择元器件的过程中，在满足要求的情况下，选择价格低的。在本文的技术设计和分析的基础上，将显示屏的电路调节到最佳效果，制造出性能／价格比高的显示屏，具有市场竞争力。