佳恒武漢LED顯示屏該文就LED顯示屏的圖片顯示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探討。分析了佳恒武漢LED顯示屏的顯示原理，以及各個(gè)驅(qū)動信號之間的時(shí)序關(guān)系。在顯示圖片時(shí)，先利用字模提取軟件提取圖片的顯示數(shù)據(jù)，再根據(jù)逐行掃描的動態(tài)顯示原理，將顯示數(shù)據(jù)按照一定的先后順序送到LED顯示屏顯示。通過實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生掌握LED顯示屏的工作原理，提高驅(qū)動程序設(shè)計(jì)能力。同時(shí)將理 論知識的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。

LED是發(fā)光二很管( light emitting diode) 的英文縮寫。多個(gè)發(fā)光二很管按照行列排布，可以形成大 尺寸的顯示屏幕，由于其亮度較高，因此廣泛用于戶外顯示，用來顯示文字、圖形、動畫和視頻等各 種信息。

為了便于學(xué)生掌握LED顯示屏的驅(qū)動電路設(shè)計(jì)方法、顯示原理和顯示驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)方法，我們研制了LED顯示實(shí)驗(yàn)箱。該實(shí)驗(yàn)箱以LPC1768 微控制器為主控芯片，設(shè)計(jì)了64( 列) × 48( 行) 的LED顯示屏。行驅(qū)動電路在設(shè)計(jì)時(shí)一般可以采用兩種方法完成設(shè)計(jì)，一種是利用多個(gè)譯碼器完成每一行的選中，比如48行就可以利用3個(gè)四線16線譯碼器完成設(shè)計(jì)，但是這個(gè)方法所用芯片數(shù)量較多，成本較多，程序編寫也相對比較麻煩。因此我 們采用了第二種設(shè)計(jì)方法: 利用多個(gè)移位寄存器的級聯(lián)構(gòu)成行驅(qū)動電路和列驅(qū)動電路。具體的行驅(qū)動和列驅(qū)動電路如圖1和圖2所示。

1、LED顯示屏?xí)r序分析

LED顯示屏采用動態(tài)掃描方法完成顯示。顯示數(shù)據(jù)由微控制器提供，通過數(shù)據(jù)線送去列驅(qū)動電路，顯示數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的作用下依次移位，當(dāng)完成一行的信息顯示時(shí)，將該行數(shù)據(jù)鎖存，同時(shí)進(jìn)行顯示，這樣可以避免顯示中的“鬼影列”現(xiàn)象。 在顯示當(dāng)前行的時(shí)候，開始進(jìn)行下一行數(shù)據(jù)的準(zhǔn) 備，這樣可以提高顯示的效率。下一行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，行驅(qū)動電路選中新的一行進(jìn)行顯示。這樣逐行完成整屏顯示數(shù)據(jù)的顯示。一屏的顯示時(shí)間只要小于20ms，或者說掃描頻率只要大于50Hz，則利 用人眼的視覺暫留，就會感覺整屏顯示內(nèi)容是同時(shí)顯示，沒有閃爍的效應(yīng)。LED 顯示屏中幾個(gè)主要的控制信號為列移位時(shí)鐘( CP) 、行信號( H) 和場信號( V) ，它們之間的時(shí)序關(guān)系如圖3所示。

在設(shè)計(jì)LED顯示實(shí)驗(yàn)箱時(shí)，為了保證今后實(shí)驗(yàn)平臺的升級換代，我們使用了NXP 公司生產(chǎn)的主要面向嵌入式系統(tǒng)的微控制器LPC1768。該芯片是LPC1700系列芯片中資源較豐富的一款，內(nèi)部 集成了512KB的閃存和64 KB的數(shù)據(jù)存儲器，并且具備定時(shí)器、串口、網(wǎng)絡(luò)通信、USB接口和CAN總線接口等多種外設(shè); 且I/O口的切換頻率 可達(dá)50MHz，完全滿足設(shè)計(jì)需求［4］; 512 KB的程序空間也可以存放大量的顯示圖片，而不需要外擴(kuò) 存儲器。

2、圖片顯示數(shù)據(jù)的獲取

在進(jìn)行字符和圖片顯示時(shí)，要把這些字符和圖片進(jìn)行分解，分解成一個(gè)個(gè)的點(diǎn)陣。這需要通過字模軟件來完成。利用字模軟件來生成字模，顯示時(shí)要用微控制器做一個(gè)送數(shù)順序的顛倒。由于取模軟 件采用的是正常的顯示方式獲取顯示數(shù)據(jù)，而LED顯示屏的列驅(qū)動信號采用移位寄存器來完成， 因此較先送出的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)在屏幕的較右方，較后送出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在屏幕的較左方，在送數(shù)時(shí)需要做 一個(gè)順序的變換。一般的LED顯示屏基本采用 水平方式掃描，因此取模方式一般是橫向取模。

如圖4所示，該圖片大小為64(列) × 48(行) 。 如果只是橫向取模，字節(jié)正序，則取模時(shí)8個(gè)點(diǎn)為 一個(gè)字節(jié)。1) 在這8點(diǎn)數(shù)據(jù)中較左邊的一點(diǎn)作為該字節(jié)的高位，較右邊的一點(diǎn)作為該字節(jié)的低位。該圖片生成的顯示數(shù)據(jù)為: 0xAA，0x00，0x00，如果利用上述數(shù)據(jù)格式來顯示時(shí)，必須要求送每一行的數(shù)據(jù)時(shí)要進(jìn)行顛倒，先送0x11，較后送0xAA，并且每一個(gè)字節(jié)的送數(shù)程序中，必須是低 位在前先送出。

2) 以較左邊的一點(diǎn)作為字節(jié)低位，較右邊的 一點(diǎn)作為字節(jié)高位，取模數(shù)據(jù)為: 0x55，0x00， 0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x88。

如果利用上述數(shù)據(jù)格式來顯示，只需要在送每 一行的數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行顛倒，先送0x88，較后送0x55， 而每一個(gè)字節(jié)的送數(shù)程序，必須是高位在前先送出。

3、顯示驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

在LED顯示屏顯示時(shí)，由于采用了移位寄存 器，如果直接采用橫向取模的話，每行生成的顯示數(shù)據(jù)為8 個(gè)字節(jié)( 由LED顯示屏的實(shí)際大小決定) ，該行較左面為個(gè)字節(jié)，較右面的為第八 個(gè)字節(jié)。因此在送顯示數(shù)據(jù)時(shí)，較右面顯示的數(shù)據(jù) 應(yīng)該較先送，較左面顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)該較后送。

編程時(shí)，在每一行送數(shù)據(jù)時(shí)要顛倒一下順序， 先送第八字節(jié)，再送第七個(gè)字節(jié)，較后送個(gè)字節(jié)。同時(shí)對于單個(gè)字節(jié)顯示時(shí)，如果沒有設(shè)置參數(shù)為“字節(jié)倒序”，則在送每個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，也要先 送數(shù)據(jù)字節(jié)的較低位，較后送較高位。如果設(shè)置參 數(shù)為“字節(jié)倒序”，則送數(shù)時(shí)就可以先送數(shù)據(jù)字節(jié) 的較高位，較后送較低位。

我們利用取模軟件獲取圖片的顯示數(shù)據(jù)后，生成一個(gè)一維的數(shù)組，將該數(shù)組復(fù)制到源程序中，并以static的關(guān)鍵字定義，這樣編譯器就會把顯示數(shù)據(jù)放到Flash存儲器。

具體步驟如下:

1) 初始化GPIO引腳的方向和初始電平;

2) 取顯示數(shù)據(jù)行進(jìn)行顯示，送每一位數(shù)據(jù)時(shí)同步送出移位時(shí)鐘;

3) 送出一行數(shù)據(jù)后，送出行選通信號，點(diǎn)亮該行的LED進(jìn)行顯示，并保持1ms左右的時(shí)間;

4) 在進(jìn)行該行顯示的同時(shí)，開始送下一行數(shù)據(jù)到列移位寄存器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)( 6B595是雙緩沖結(jié)構(gòu)的移位寄存器，在顯示的同時(shí)可以送入新的顯示數(shù)據(jù)) ;

5) 持續(xù)該過程，直到48行數(shù)據(jù)全部送出;

6) 送出48行顯示數(shù)據(jù)后，表明顯示完一次圖片的顯示數(shù)據(jù)，即完成了一場的顯示，送出場信號。

實(shí)際設(shè)置中，顯示程序往往會設(shè)置為一個(gè)子函數(shù)，該函數(shù)只完成一次顯示數(shù)據(jù)的顯示，由主程序通過定時(shí)中斷來調(diào)用，定時(shí)時(shí)間間隔為20ms，確保LED顯示屏的掃描頻率為50Hz。程序流程圖如圖5所示。

實(shí)際的圖片顯示效果如圖6所示。

4、結(jié)束語

LED顯示屏的圖片顯示實(shí)驗(yàn)包含了LED顯示屏顯示原理，LED顯示屏驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)、LED顯示時(shí)序的分析、驅(qū)動程序的編寫以及字模軟件的使用等知識點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有一定的創(chuàng)新性和綜合性，可以使學(xué)生更好地理解LED顯示屏的工作原理和驅(qū)動程序的編寫。