基于单片机的LED显示系统设计文献综述
2020-04-10 16:22:05
文 献 综 述
一、 LED应用的背景和意义
LED大约是在80年代中期开始在电子显示屏中使用的。进入90年代以后,由于半导体工业的迅猛发展,带动了LED制造材料和工艺的改进,在颜色与亮度方面都有了质的飞跃。早期的LED显示屏,由于受材料和工艺的限制,视角仅有200一300左右,从而制约了LED显示屏的发展。在分辨率方而,由于受当时数字技术、集成电路技术和控制技术等技术的限制,很难作出高密度的LED显示屏。今后随着半导体工业的不断发展,无论是材料,还是加工工艺,都会不断地提高,LED显示屏在颜色、视角、亮度、密度、寿命等方面也会逐步完善,价格也会进一步降低。
近年来,随着高亮度发光二极管技术的发展,LED显示屏从室内走到室外,其显示内容也从没有层次的计算文字动画发展到能显示有层次的电视图像。国家信息产业部委托蓝通电子科技有限责任公司制定的《LED显示屏技术条件》也于1998年正式颁布实施。
LED显示屏的关键控制技术随着新型超大规模集成电路(VLSI)的发展也必将有新的提高。通用VLSI在产品性能提高的同时成本也在呈下降趋势,新一代LED显示控制集成电路也已开始得到推广和应用。随着我国经济发展迅猛,对信息传播有越来越高的要求。
进入新世纪,光电子产业得到广泛的重视,中国加入WTO、北京奥运成功举办等,成为LED显示屏产业发展的契机,我国LED显示屏及相关的技术必将得到飞跃发展。
二、 LED的实现方式
发光二极管(LED),是一种把电能变成光能的特种器件,主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。当系统受到外界激发后,会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态,当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时,能量差以光的形式辐射出来,就会产生发光现象。当在PN结上加以正向电压之后,P区的空穴注入至N区,N区的电子注入至P区,相互注入的电子与空穴相遇后即产生复合,这些多数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。它是自发辐射发光,不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布,也不需要光学谐振腔,发射的是非相干光。
三、 LED点阵显示屏
LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序,一行一行地显示。每一行的显示时间大约为4ms,由于人类的视觉暂留现象,将感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短,则亮度不够,若显示的时间太长,将会感觉到闪烁。采用低电平逐行扫描,高电平输出显示信号。即轮流给行信号输出低电平,在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态,其它行都处于熄灭状态。
四、 LED显示屏的控制技术
LED显示器是用发光二极管构成的显示器。构成方式有两大类:一是笔段字符式,一般又有三种:7段(/8段)数码管、15段(/17段)数码管和6段符号显示器;二是点阵字符式,一般有5#215;7、5#215;8、8#215;8和16#215;16等若干种点阵结构。为了适应不同电路的需要,根据构成LED显示器的发光二极管公共极的极性,有共阴极和共阳极两种形式。对共阴极数码管,公共阴极接地,当各段阳极上的电平为高电平时,该段接通亮,电平为0时,该段关断不亮。对共阳极数码管则刚好相反,高电平时不亮,低电平时亮。这种器件根据显示数位分类,可以分为一位、双位和多位LED显示器,一位LED显示器就称作LED数码管,两位以上的一般就称作LED显示器。
要实现LED的汉字显示在进行、列的扫描的同时还要对其进行供电,因为每行16个二极管点亮电流很大,普通芯片的输出电流远不能满足。下面为你提供实例参考
以16#215;16显示器为例,你可以用并行扩展芯片8255实现点阵的行扫描,8255可以将单片机一个8位并行I/O口扩展成16位(8255的PA口、PB口同时使用);列扫描的16位可以用两个TTL门74LS164(8位移位寄存器),74LS164再接ULN2803以对电流放大后再接16#215;16点阵。74LS164的移位触发端A、B可以接上一片的相邻输出端,Q1或Q7这样实现能实现多个芯片连续移位,以实现显示屏汉字从右到左或从左到右的移动显示功能。
引脚接法:8255的D0--D7数据输入端接单片机P2.0--P2.7(任一并行I/O口),A0接P2.0,A1接P2.1,/WR接单片机的/WR,/RD接高电平,如果单片机资源足够,则片选端/CS接低电平;74LS164芯片的触发端A、B接到一起,与CK脚、CLK脚、随意接到单片机的I/O上。
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