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LED电子显示屏驱动原理
篇一:万能led胸卡显示屏控制软驱动
LED 电子显示屏驱动原理
近年来，随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展，得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频led显示系统。在LED显示技术中，由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之计算机多媒体制作软件的发展，现在伪彩视频LED显示系统的制造成本大大降低，应用领域不断增加。这种伪彩色视频LED显示系统采用了计算机多媒体技术，全同步动态显示视频图像，图像清晰，亮度高，无拼缝，每种颜色的视频灰度等级已经由早期的16级灰度上升现在的256灰度，随着大规模集成电路和专用元器件的发展，256级灰度的全彩色视频LED显示系统随时都可能实现。
LED电子显示技术发展迅速，已成为当今平板显示领域的主导之一。本文着重介绍用M4A5-128P64-10VC设计LED显示屏的控制电路。
1 LED显示屏的构成
在LED显示系统中，点阵结构单元为其基本构成。每个显示驱动单元又是若干个8×8点阵的LED显示模块组成。通过多个显示驱动板拼装在一起，构成一个数平方米的显示屏，能用来显示各种文字、图像。LED显示屏包括计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路及电源等，如图1所示。
LED显示屏具有红、绿两种基色，每基色256级灰度，像素节距为7.62mm，像素在水平方向可达成1024点，垂直方向可达成768点。
2 LED电子显示屏特点
LED显示屏是由若干个显示单元拼接而成的，其显示方式采用LED点阵与计算机显示器屏幕相映射的原理，即LED点阵的一个像素点对应着计算机显示屏的一个像素点，例如计算机屏幕上的画面按分辨率分为640列、480行，即LED显示屏上640×480个点阵单元，每个点阵单元又包括红、绿、蓝三种发光二极管，这三种发光二极管发出三种颜色的光混色后得到人眼所感觉到颜色，根据光学三基色原理，我们只采集计算机屏幕上的每一点的图像进行数字化并分解为红、绿、蓝三种信号，经过系统处理后，传递到LED点阵屏幕上的点阵单元中，分别驱动相对应颜色的发光二极管，即实现了计算机屏幕在LED点阵屏幕上的映射。
3 LED电子显示屏驱动原理
在大多数LED显示系统中，都采用刷新式驱动方法，即对每块LED显示驱动单元列向锁存数据，在行向进行扫描，根据LED显示驱动板结构，采用1P16扫描占空比。
我们所设计的LED显示驱动板驱动电路用两片74HC595组成4:16线行译码器，它提供整个扫描电路所需行信号，同时也用74HC595芯片来作串行移位寄存器，它将系统传来的串行数据移位变成并行信号输出，这样驱动列需要提供串行移位时钟、并行锁入信号和输出使能信号，行扫描需要串行数据输入和串行移位时钟信号，如图2所示。因此我们需要设计一个时序控制电路。
4 结语
M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生产的CPLD器件，有128宏单元、64个IPO引脚。Lattice公司开发软件ispDesignEXPERT中集成了设计输入、编译、验证和编程全部工作。首先进行设计输入，即可直接绘制原理图，也可用VHDL语言编程。我们需要从10MHz时钟源得到100KHz信号用VHDL语言在VHDLMODULE文本编辑器中编写一个名为F100K.HDL文件如下：
设计文件输入以后进行编译，然后用户可以调整管脚分配，编译通过，即可对芯片编程。用Byte-Blaster下载电缆把计算机并行口与PCB上的JTAG插座连接起来，通电后对已安装好的芯片编程。
实践表明，用Lattice公司生产的M4A5-128P64-10VC设计的电路达到了设计要求。
LED显示屏驱动设计原理及发展趋势万能led胸卡显示屏控制软驱动。
一、概述
大屏幕一直是LED领域发展重要的组成部分，是大型娱乐、体育赛事、广场主题显示重要组成部分，全彩屏从蓝光LED诞生以来，一直保持高速发展态势。在装饰显示市场LED将起到积极的作用，市场扩张明显。我国是全球LED显示屏生产大国，从LED芯片、驱动IC、控制器、屏幕制造等环节完全占据主导地位。
16位移位恒流IC的由来：双色屏主要是以显示文字为主，单片机扫描比较方便，由于LED数量的增加，为了节省O/I资源，采用74HC595移位扫描。为了更适合LED的应用在此基础上整合了恒流电流设定功能，增加了电流驱动能力，更符合需求及成本需要又封装出16位器件，被目前全彩屏广泛采用。
电流驱动能力不断降低，早前TLC5940高达120mA单路驱动电流能力，后来TB62726、ST2221、MBI5026电流驱动能力都降低到80-90mA。目前基本上是采用45mA电流驱动能力，比如MBI5024和CYT62726。电流驱动能力降低，主要原因是LED器件发光强度越来越高，为了提升图像质量，静态屏幕设计越来越多采用，对驱动电流能力需求降低。从IC成本角度可以缩减芯片尺寸，从而降低成本，为此设计出25mA静态屏幕驱动芯片CYT62727。
目前全球有80%的LED屏幕采购生产来至中国大陆，普遍采用16通道恒流器件设计，短期内还会继续延续，至少未来5年内不会消失，主要是配套控制技术成熟，产品已经系列化，除非系统控制技术和芯片驱动设计有巨大的飞跃，成本进一步的降低，否则现状不会改变。近年来，不少公司不断推出新架构，都未来得到市场认可。最大的问题是通过控制技术，假如改变LED的颜色一致性，新的技术没有大的突破之前，对应用者吸引不大，购买意愿不强。
近几年，大陆芯片设计公司一定会替代性的占领LED显示屏市场，像士兰明芯稳居主流显示屏LED芯片供应商，原因有出色的品质保证外，良好的直销模式是赢得市场法宝。未来驱动IC也需要直销模式。显示屏企业大多是大陆本土企业，和台系IC在分销账期、交货速度和信任度上还需要进一步的改善。
在驱动应用技术上，色彩的矫正技术亟待解决的瓶颈，显示屏衰减一致性问题突出，波长矫正和亮度矫正是下一个重点突破目标，首先是解决亮度一致性问题，再而是波长的一致性矫正。这是世界性难题，也是当前亟待解决的技术难题。
控制技术发展已经走到世界的前列，但是在新方式控制理念上停滞不前，原因是控制器厂家和IC设计厂家配合不畅，各自相对独立，驱动技术和控制技术不能很好的衔接，采用16通道兼容性设计发展成熟度高，新的控制技术推出很少，更谈不上技术的革新。16通道恒流器件在LED屏幕上采用长达十几年之久，到目前也只不过是减低电流，应对竞争激烈的价格而已，并没有技术上的突破。先后多家公司推出了系列IC，并没有得到很好的应用，是控制技术的缺失造成的。在电脑技术飞速发展的今天，可以替代简化控制器的规模，但是技术的移植也需要IC设计厂家的支持，市场缺失控制技术和芯片驱动整合性的方案提供商。
2009年LED显示行业国内市场规模超过300多亿，年产值过亿的企业有30多家，过千万100多家，大小有上千家企业从事显示制造行业。LED显示屏继续保持15%增长速度，技术日渐成熟。我国大型赛事工程不断，带动LED增长强劲。比如：奥运、世博、亚运会、上海迪斯尼、地铁、高铁等工程赛事。
二． 屏幕原理设计
文字显示屏，只要内容显示清楚，有足够的的亮度，基本上都会满足客户需要了。但是对于图像显示屏的显示质量进行评价，问题就复杂得多。一般是主观方式来评价显示屏图像显示质量。所谓主观方式评价，就是人为的方式评判，通过观察图像显示质量做出评判。这样。评价结果不仅与图像本身显示质量有关，而且与观察者的主观因素也有关系，很难说是公正和确切性的标准。尽管如此目前还是没有很好的办法，在没有客观的测量方式出现之前，主观方式仍然是最有效、实用的方法。
㈠ 最大显示色彩数
显示器的每个像素的颜色都是由RGB（红、绿、蓝）三种基色组成。低端的液晶显示板，各个基色只能表现6位色，即2=64种颜色。通过简单的计算，我们可以知道每个独立像素可以表现的最大颜色数是
64×64×64=2.62K种颜色；高端液晶显示板利用FRC技术则使得每个基色则可以表现 8位色，即28=256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为256×256×256=16KK种颜色。这种显示板显示的画面色彩更丰富，层次感也好。目前市面上的液晶显示器此两种显示板都有采用，大家可以留心一下。
表面的照度单位勒克司；将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个像素的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED显示屏须达到4000cd／平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在700～2000cd／平方米左右。
单个LED的发光强度以cd为单位，同时配有视角参数，发光强度与LED的色彩没有关系。单管的发光强度从几个mcd到五千mcd不等。LED生产厂商所给出的发光强度指LED在20mA电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装LED时顶部透镜的形状和LED芯片距顶部透镜的位置决定了LED视角和光强分布。一般来说相同的LED视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。
当多个LED较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分布比较均匀。在计算显示屏发光强度时，需根据LED视角和LED的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。
一般LED的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100,000小时以上，这是在设定的最佳的条件下，实际还应注意LED的亮度衰减周期，亮度衰减周期与LED生产的材料工艺及生产厂商有很大关系，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的品牌。
实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的数据单位或变向使用。对于LED显示屏这种主动发光体一般采用cd／平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体。
屏幕多采用直插型椭圆形LED，国内的封装技术大多可以满足屏幕设计需要。LED芯片多采用有Cree或用士兰明芯、厦门三安等国内LED发光芯片封装。
㈡ 驱动芯片时序
CYT62726内部是16位移位寄存器，多颗CYT62726串行数据移位，每个时钟周期CLK移送1位数据SDI，串行数据输入驱动器开/关控制。施密特缓冲输入。当其中数据“1”被写入到SDI的开关控制移位寄存器/时CLK的上升沿。 6
灰度控制模块仿真波形图
CLK 串行数据移位时钟。施密特缓冲输入，所有的数据/关控制的转变移位是由1位的最高位同步的CLK的上升沿，单路数据移位到SD在同一时间。 CLK的上升沿输入获准后，持续100ns的上升沿。
LE 边沿触发锁存器。施密特缓冲输入。当前对应移位寄存器中数据，在此上升沿数据被锁存。
移位锁存仿真波形图
OE 所有输出空白。施密特缓冲输入。当OE是低电平时，所有恒流输出（OUT0?15）被执行。当OE= 1，所有恒流输出控制的开关在数据控制数据/锁存状态。OE决定执行数据长度时间。
这种时序传输方式是，沿用74HC595通用逻辑数据传输方式，在LED屏幕上已经使用了十多年历史，显得古老而落伍。LED屏幕亟待新的数据传输格式，简化的、高效的传输方式，从而减低设计复杂度，降低设计成本和提高屏幕可靠性。
数据和时钟需要协调一致，可是在线路设计中，数据采用串行传输，而时钟则是并行传输，势必数据延时会造成输出错位。这是4线传输格式最大的缺点，数据和时钟不能很好的同步，级联性较差，控制器成本高。落伍的数据传输格式，控制器产生灰度等级，屏幕刷新率低，传输数据量大，是LED屏幕目前发展瓶颈。
㈢ 驱动芯片方框图
CYT62726内部线路相对比较简单，电阻通过电流镜比例调节输出电流值，芯片是统一设定16通道电流值的，所以在屏幕设计时通常是单颗IC驱动单一颜色，3片IC组成16个像素。这样可以通过LED分选获得亮度一致性，3颗IC设定不同的驱动电流值，组成合适的16像素白平衡。芯片恒流误差显得很重要，电流误差参数也同时影响LED白平衡水平。
移位寄存器（D触发器）负责数据（SDI）的队列，按照时钟（CLK）时间，移动数据队列。正确的数据被锁存讯号（LE/）存储，这里可能就是二进制的1或0，执行的灰度长度由使能（OE）讯号决定，灰度等级的表现是使能的倍数，使能数据宽度决定最小灰度等级。
LED显示屏驱动电路设计
篇二:万能led胸卡显示屏控制软驱动
摘 要
LED显示屏具有使用寿命长、响应速度快、可视距离远、规格品种多、数字化程度高、亮度高等特点，在信息显示领域已经得到了非常广泛的应用。它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元，组成大面积显示屏。其显示方法有静态显示和动态扫描显示。动态扫描显示耗用硬件资源少，但软件要不断处理，耗CPU。静态显示虽然软件简单但硬件价格稍贵。LED显示屏主要包括发光二极管构成的阵列、驱动电路、控制系统及传输接口和相应的应用软件。而驱动电路设计的好坏，对LED显示屏的显示效果、制作成本及系统的运行性能起着很重要的作用。
本文介绍了点阵式电子显示屏的硬件电路设计原理与软件设计方案，采用51系列单片机芯片，得到了一个能同时显示8个汉字16×16的LED点阵式电子显示屏。
关键词：LED显示屏 动态扫描 AT89S52 74HC595
ABSTRACT
The LED display monitor has the long of service life, quacking response speed, the far of it’s visual range , many specification variety, high of the digitized, the brightness higher characteristic. It in the information demonstrated the domain already obtained the extremely widespread application. It lattice module or picture element unit which constitutes using the light emitter, composes the big area display monitor. It’s demonstration method has the static demonstration and the dynamic scanning demonstration. The dynamic scanning demonstration consumes the hardware resources to be few, but the software must process unceasingly, and consumes CPU. Although the static state software for display is simple, the hardware price is slightly expensive. The LED display monitor mainly include the array which the light emitter diode constitutes , actuates the electric circuit ,the control system and the transmission connection and the corresponding application software. But actuates the circuit design the quality, to the LED display monitor demonstration effect, the manufacture cost and the system performance characteristic is playing the very vital role.
Key words: LED display monitor Dynamic scanning AT89S52 74HC595
目 录
绪论 第一章
LED显示屏是一种可直接播放电视、录像、VCD等视频信号及显示文字、图像的公众信息显示屏。随着信息产业的发展,显示屏近年来发展迅猛。
一、 LED显示屏的简介
（1）什么是LED显示屏
LED显示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的小灯组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形；视频显示屏采用微型计算机进行控制，图文、图像并茂，以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息，还可显示二维、三维动画、录像、电视、VCD节目以及现场实况。LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站、码头、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理和其它公共场所。
LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏等无法比拟的优点。 LED之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。LED的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色性方向发展。
（2）LED显示屏的分类
1、按颜色基色可以分为
单基色显示屏:单一颜色（红色或绿色）。
双基色显示屏：红和绿双基色，256级灰度、可以显示65536种颜色。
全彩色显示屏：红、绿、蓝三基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千六百多万种颜色。
2、按显示器件分类
LED数码显示屏：显示器件为7段码数码管，适于制作时钟屏、利率屏等，显示数字的电子显示屏。
LED点阵图文显示屏：显示器件是由许多均匀排列的发光二极管组成的点阵显示模块，适于播放文字、图像信息。
LED视频显示屏：显示器件是由许多发光二极管组成，可以显示视频、动画等各种视频文件。
3、按使用场合分类
室内显示屏：发光点较小，一般Φ3mm--Φ8mm，显示面积一般几至十几平方米。
室外显示屏：面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。
4、按发光点直径分类
室内屏：Φ3mm、Φ3.75mm、Φ5mm、
室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ20mm、Φ21mm、Φ22mm、Φ26mm
室外显示屏发光的基本单元为发光筒，发光筒的原理是将一组红、绿、蓝发光二极管封在一个塑料筒内共同发
5.显示方式有静态、横向滚动、垂直滚动和翻页显示等。单块模块控制驱动12块（最多可控制24块）8X8点阵，共16X48点阵（或32X48点阵），是单块MAX7219（或PS7219、HD7279、ZLG7289及8279等类似LED显示驱动模块）的12倍（或24倍）！可采用“级联”的方式组成任意点阵大显示屏。显示效果好，功耗小，且比采用MAX7219电路的成本更低。
二、LED显示屏的发展趋势
LED电子显示屏驱动原理
篇三:万能led胸卡显示屏控制软驱动
引言
近年来，随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展，得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频led显示系统。在LED显示技术中，由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之计算机多媒体制作软件的发展，现在伪彩视频LED显示系统的制造成本大大降低，应用领域不断增加。这种伪彩色视频LED显示系统采用了计算机多媒体技术，全同步动态显示视频图像，图像清晰，亮度高，无拼缝，每种颜色的视频灰度等级已经由早期的16级灰度上升现在的256灰度，随着大规模集成电路和专
用元器件的发展，256级灰度的全彩色视频LED显示系统随时都可能实现。
LED电子显示技术发展迅速，已成为当今平板显示领域的主导之一。本文着重介绍用M4A5-128P64-10VC
设计LED显示屏的控制电路。
1 LED显示屏的构成
在LED显示系统中，点阵结构单元为其基本构成。每个显示驱动单元又是若干个8×8点阵的LED显示模块组成。通过多个显示驱动板拼装在一起，构成一个数平方米的显示屏，能用来显示各种文字、图像。
LED显示屏包括计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路及电源等，如图1所示。
LED显示屏具有红、绿两种基色，每基色256级灰度，像素节距为7.62mm，像素在水平方向可达成1024
点，垂直方向可达成768点。
2 LED电子显示屏特点
LED显示屏是由若干个显示单元拼接而成的，其显示方式采用LED点阵与计算机显示器屏幕相映射的原理，即LED点阵的一个像素点对应着计算机显示屏的一个像素点，例如计算机屏幕上的画面按分辨率分为640列、480行，即LED显示屏上640×480个点阵单元，每个点阵单元又包括红、绿、蓝三种发光二极管，这三种发光二极管发出三种颜色的光混色后得到人眼所感觉到颜色，根据光学三基色原理，我们只采集计算机屏幕上的每一点的图像进行数字化并分解为红、绿、蓝三种信号，经过系统处理后，传递到LED点阵屏幕上的点阵单元中，分别驱动相对应颜色的发光二极管，即实现了计算机屏幕在LED点阵屏幕上的
映射。
3 LED电子显示屏驱动原理
在大多数LED显示系统中，都采用刷新式驱动方法，即对每块LED显示驱动单元列向锁存数据，在行
向进行扫描，根据LED显示驱动板结构，采用1P16扫描占空比。
我们所设计的LED显示驱动板驱动电路用两片74HC595组成4:16线行译码器，它提供整个扫描电路所需行信号，同时也用74HC595芯片来作串行移位寄存器，它将系统传来的串行数据移位变成并行信号输出，这样驱动列需要提供串行移位时钟、并行锁入信号和输出使能信号，行扫描需要串行数据输入和串行移位
时钟信号，如图2所示。因此我们需要设计一个时序控制电路。
4 结语
M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生产的CPLD器件，有128宏单元、64个IPO引脚。Lattice公司开发软件ispDesignEXPERT中集成了设计输入、编译、验证和编程全部工作。首先进行设计输入，即可直接绘制原理图，也可用VHDL语言编程。我们需要从10MHz时钟源得到100KHz信号用VHDL语言在
VHDLMODULE文本编辑器中编写一个名为F100K.HDL文件如下：万能led胸卡显示屏控制软驱动。万能led胸卡显示屏控制软驱动。
设计文件输入以后进行编译，然后用户可以调整管脚分配，编译通过，即可对芯片编程。用Byte-Blaster
下载电缆把计算机并行口与PCB上的JTAG插座连接起来，通电后对已安装好的芯片编程。
实践表明，用Lattice公司生产的M4A5-128P64-10VC设计的电路达到了设计要求。
LED显示屏的驱动及系统架构
篇四:万能led胸卡显示屏控制软驱动
LED显示屏的驱动及系统架构
LED显示屏作为一项高科技产品引起了人们的高度重视，采用计算机控制，将光、电融为一体的智能全彩显示屏已经在广泛领域得到应用。其像素点采用LED发光二极管，将许多发光二极管以点阵方式排列起来，构成LED阵列，进而构成LED屏幕。通过不同的LED驱动方式，可得到不同效果的图像。因此LED驱动芯片的优劣，对LED显示屏的显示质量起着重要的作用。LED驱动芯片可分为通用芯片和专用芯片。
通用芯片一般用于LED显示屏的低端产品，如户内的单、双色屏等。最常用的通用芯片是74HC595,具有8位锁存、串一并移位寄存器和三态输出功能。每路最大可输出35mA的非恒流的电流。
由于LED是电流特性器件，即在饱和导通的前提下，其亮度随着电流大小的变化而变化，不随着其两端电压的变化而变化。专用芯片的最大特点是提供恒流源输出，保证LED的稳定驱动，消除LED的闪烁现象。具有输出电流大、恒流等特点，适用于要求大电流、高画质的场合，如户外全彩屏、室内全彩屏等。
LED显示屏用LED驱动芯片系列产品SMT5026.SMT5026内建CMOS移位寄存器与锁存功能，可以将串行的输入数据转换成并行输出数据格式。
第二部分： LED显示屏的系统组成架构
(1)显示单元
这是LED显示屏幕的主体部分，由发光材料及驱动电路构成。室内屏幕就是各种规格的单元显示板，室外屏幕就是单元箱体。
(2)主控制器
作用是将输入的RGB数字视频信号缓冲，灰度变换，重新组织，并产生各种控制信号。
(3)开关电源
用途是将220V交流电变为各种直流电提供给各种电路。
(4)传输电缆
主控仪产生的显示资料及各种控制信号由双绞线电缆传输至屏幕本体。
(5)扫描控制器
该电路板的功能是资料缓冲，产生各种扫描信号以及占空比灰度控制信号。
(6)专用显示卡及多媒体卡(视频卡)
LED全彩屏专用显示卡除了具有电脑显示卡的基本功能外，还同时输出数字RGB信号及行、场、消隐等信号给主控仪。多媒体卡除了以上功能外还可将输入的模拟Video信号变为数字RGB信号(即视频采集)。
(7)其他信号源及其外接装置
包括电脑、电视机、蓝光、DVD、VCD、摄录像机等。