LED电子显示屏设计

LED电子显示屏设计

Light Emitting Diode是LED的全称。LED电子显示屏是一种显示屏幕，它能够显示多种多样的信号信息，如动画、文字、视频、图形、录像信号等各种信息，且LED电子显示屏是通过控制半导体二极管显示的方式来实现的。

视频显示屏和图文显示屏LED显示屏的两种重要的类型，它们均是由LED矩阵块组成的。视频显示屏显示是通过微型计算机来进行进行控制的。在与计算机同时间的显示信息，我们通常采用图文显示屏。LED显示屏显示效果良好，设计简单，价格便宜等优势，深受广大消费者的喜爱。应用领域相当广泛，例如车站、商场、医院、银行以及其它一些需要的场所。众多的半导体二极管像素点共同组成LED电子显示屏。而不同材料可以制造成不同色彩的LED像素点。

近年来，科学技术发展迅速，新技术不断更新，使得LED电子显示屏方面的新技术与新理论不断更新，同时使得LED电子显示屏的应用范围更加广泛。

关键词:视频显示屏;图文显示屏;LED;LED像素点

目录

1 绪论 (3)

1.1课题研究背景 (3)

1.2发展现状及其趋势......................... 错误!未定义书签。

1.3课题内容与意义 (2)

2 显示原理及控制方式分析 (2)

2.1LED点阵模块的结构 (2)

2.2LED动态显示器原理 (3)

2.3LED常见控制方式 (3)

2.4本章小结 (4)

3 系统硬件设计 (4)

3.1硬件电路设计 (4)

3.2电源电路设计 (7)

3.3复位电路设计 (7)

3.4晶振电路设计 (8)

3.5显示电路设计 (9)

3.6本章小结 (11)

4 系统软件设计 (12)

4.1软件任务分析 (12)

4.2程序设计 (13)

4.3本章小结 (17)

5 系统测试模块 (18)

5.1调试系统 (19)

5.2本章小结 (20)

结论与展望 (21)

附录A：系统的原理图 (24)

附录B：系统的PCB图 (25)

附录C：系统的仿真图 (26)

附录D：系统的源程序 (26)

1 绪论

1.1 课题研究背景

LED模块主要是由 PN结（电极）光学以及芯片构成。当在PN结上后再加以正向电压，导致P区的空穴注入到N区，同时N区的电子注入到P区，注入的电子与空穴相遇后即可产生复合,这些多数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发生光亮。在受到外界刺激扰动的时候，系统会从低能态(稳定)跳跃到高能态(不稳定)，而在系统由高能态(不稳定)回到低能态(稳定)时，能量差就会以光的形式辐射出来释放掉，这就是常见的光现象。

由于受到半导体工业的迅猛发展的影响，90年代以后LED制造工艺得以很大改进。早期的LED显示屏，由于受材料和工艺等等条件的限制，LED显示屏的发展比较迟缓，导致行业的不法比较缓慢。后来又由于受到数字技术和控制技术等技术的限制，在高密度（分辨率方面）的LED显示屏难以实现，成为了一个难以攻克的难题。

近年来，随着工艺的不断发展，无论加工工艺方面，还是材料等方面，都在不断地提高，LED显示屏在亮度、颜色、视角、寿命等方面也会逐步完善，并且价格也还会进一步降低。这些年以来，世界范围内“高亮度发光二极管技术”得到了重视，发展相当迅速。并且LED显示屏的实际应用场合也是越来越多，其显示内容也是越来越丰富，使得LED的研究更加具有诱惑力。伴随着VLSI的一系列技术突破，起发展进程相当之快。因此，我们相信LED显示屏在一些关键技术方面在将来肯定会有比较大的突破。在产品性能方面，通用VLSI会使其提高很多，并且成本也会下降不少。纵观LED显示控制集成电路的发展，在未来的社会其必将会有一席之地。

1.2 发展现状和趋势

现如今LED显示屏产品已经覆盖商业、民生、公共管理、能源、工业、娱乐等几十个比较常见应用领域，这些领域与我们的生活息息相关。与以前狭窄的高端应用扩展、专业级领域相比有了很大的进步。

近年来，液晶面板厂商产品不断推陈布新，市场格局日新月异，加上LED显示屏产品线的不断创新，液晶面板走势使得产品更加“亲民。现阶段，根据最新数据统计的结果，在我们当前的一些大屏显示技术当中，LED显示屏的市场份额几乎快赶上DLP的市占率，已经占到整个市场的48%，份额非常之高。

中国的LED显示屏发展大约经历了三个阶段：

1)成长形成期：在国内，LED发展还面临着许多障碍，如材料的限制等，从而LED 显示屏应用范围还是比较局限，大多数想法还仅仅局限在理论方面。与此同时目前使用的一些技术如“通信控制方式显示屏控制技术”，这种技术在一定程度上影响了LED显示屏的显示效果。这一时期LED显示屏国内应用很少，而在国外应用非常广泛，产品的成本相

对来讲比较高，效果比较差。

2)迅速发展的时期：随着全球信息的不断发展，各个领域的技术不断得到突破。首先，在材料与控制技术等方面LED显示屏源源不断的出现了一批批的新成果、新发现，推进了LED显示屏技术的发展。另外，在蓝色LED晶片研制成功之后，LED显示屏在国内的发展变得更加迅速，此后全彩色LED显示屏开始走向市场，应用领域开始进一步扩大。

3)应用领域更为广阔：国内在“全彩色LED显示屏”以及“256级灰度视频控制技术”等方面已经达到国际水平的技术，成果繁多。随着LED显示屏产业在规模的发展，产品新技术也是层不不穷，与国际一直保持同步的速度。

1.3 课题内容与意义

单片机的全称被我们通常称为单片微型计算机，它是一种微型计算机系统，是为各类专用控制器设计的专用的、通用的计算机系统。自问世以来，应用广泛，发展迅速，受到人们的广泛关注和重视。因此，点阵图形显示汉字也应用到了很多的的领域，例如在现代工业控制和一些智能化仪器仪表中都有涉及，还有汽车报站器，广告屏等。所以LED电子显示屏的一系列研究实用意义非常大。虽然现代LED技术的发展非常迅速，但是在很多方面很多相关的专业知识已经不在我们的能力能力范围之内，需要进一步的去突破，所以在本次设计中我只是简单显示移动的汉字。

本次设计的16x16点阵由四块8*8点阵组成，需要用到32个驱动，由16个行驱动加上16个列驱动组成。总共有256（16*16）个发光管，我们采用的是动态驱动方式。每次显示一行后再显示下一行，逐步显示。

2显示原理及控制方式分析

2.1 LED点阵模块结构

“组合型LED点阵显示器模块”出现在八十年代，它是有亮度大的发光二极管芯阵列组和树脂封装而成，并且以发光二极管为像素，形成了一种封装行的点阵LED模块，具有一系列的特点，如引脚少、寿命长、高亮度、耐湿、视角大等等。依据像素颜色的数目，我们通常可以将LED点阵模块分为三基色、双基色、单色等。在显示的过程中，不同的像素颜色在显示文字还有图像的内容方面颜色也会是不一样。

如图2.1所示，在下图中示出的是单色的LED点阵内部外型规格和其电路结构。