二、抗静电能力
LED是半导体器件,对静电敏感,较易引致静电失效,故抗静电能力对显示屏的寿命至关重要。一般来说,LED的人体静电模式测试失效电压不应低于2000V。
三、一致性
全彩显示屏是由无数个红、绿、蓝LED组成的图元拼成的,每种颜色LED的亮度、波长的一致性决定了整个显示屏的亮度一致性、白平衡一致性、色度一致性。一般来说,显示屏厂家要求器件供应商提供5nm的波长范围及1:1.3的亮度范围的LED,这些指标可由器件供应商通过分光分色机进行分级达到。电压的一致性一般不做要求。
四、亮度
LED亮度是显示屏亮度的重要决定因素。LED亮度越高,使用电流的余量越大,对节省耗电、保持LED稳定有好处。LED有不同的角度值,在芯片亮度已定的情况下,角度越小,LED则越亮,但显示屏的视角则越小。一般应选择100度的LED以保证显示屏足够的视角。针对不同点间距和不同视距的显示屏,应在亮度、角度和价格上找到一个平衡点。
五、衰减特性
红、绿、蓝LED均具有随着工作时间的增加而亮度衰减的特性。LED芯片的优劣、辅助物料的好坏及封装工艺水准的高低决定了LED的衰减速度。一般来说,1000小时、20毫安培常温点亮试验后,红色LED的衰减应小于10%,蓝、绿色LED的衰减应小于15%.红、绿、蓝衰减的一致性对全彩LED显示屏日后的白平衡影响很大,进而影响显示屏的显示保真度。
1.2 串行接口电路
控制器接收数据采用单片机内部全双工的通用异步收发器(UART)。在传输距离小于20m时采用非平衡的RS-232,在传输距离为几十m到上km时采用RS-485。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力,可以联网构成分布式系统。由于显示屏的位置是分散的,彼此相距几十甚至几百m,所以控制器用MAX232和SN75176分别做电平转换,用跳线进行RS-232和RS-485之间的切换选择,从而实现和PC的通信,完成数据的存储和更新。
1.3 实时时钟电路
单片机与HT1381低功耗实时时钟芯片接口采用串行传输方式,如图4所示只需3根线就可以读写年、月、日、星期、时、分、秒,在需要时显示到LED屏幕上。HT1381所需时钟独立于单片机,外接321768kHz晶振就可以工作。配备3V充电电池,系统采用外部供电时,二极管导通,外部电源一方面向芯片供电,另一方面对充电电池进行充电。当系统电源停止供电时,二极管截至,芯片由电池来供电。
2.5 显示屏电路
本设计显示屏以显示2行4列字符为例,每个字符由1个16×16 LED点阵模块显示,每行由4个16×16LED点阵模块组成,共8个16×16 LED点阵模块。扩展时,如每行需增加1个字符显示,则每行增加1个16×16 LED点阵模块;如需增加1行字符显示,则增加1行N个16×16 LED点阵模块;并与扩展的列驱动相应电路连接。2行4列字符显示屏如图6所示。
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3 程序设计
整个系统程序主要由显示程序和通信程序组成。显示程序采用动态扫描方式,实现汉字、字符、数字、图像等信息的控制及显示功能。显示程序设计方法:
(1)从P0.1输出行扫描信号;
(2)从P0.6串行输出*1行汉字16行LED中某行点阵数据,从P0.7串行输出*2行汉字16行LED中某行点阵数据,从P0.3输出移位脉冲,从P0.4输出锁存脉冲,点阵数据串行输入74HC595,并经串/并转换后的并行数据锁存于74HC595中;
(3)从P0.5输出列数据输出使能信号,显示字符的点阵数据并行输出到显示屏各行字符16×16 LED点阵模块的2×N×16列,形成列驱动信号,与行扫描信号一起点亮各行字符相应LED行的有关LED;
(4)延时1~2 ms,此时间受闪烁频率的限制,不能太大,应保证扫描1行字符所有16行LED(即一帧数据)所用时间之和在40 ms以内;
(5)重复上述操作,输出各行字符的下一行LED点阵数据,直到所有16行LED全部扫描显示一次,即完成一帧数据的显示;
(6)重新扫描显示各行字符的*1行LED,开始下一帧数据的扫描显示,如此不断地循环,即可完成相应的画面显示;
(7)要更新画面时,只须将新画面的点阵数据由PC机串口送到单片机存储在存储器中即可;
(8)可实现上下、左右移动等多种显示方式。
2 控制电路设计
本控制电路以AT89S51单片机为控制器,显示M行N列字符,每个字符由1个16×16 LED点阵模块显示,显示屏共由M×N个16×16 LED点阵模块组成。行驱动电路由2块74HC595级联和2块ULN2803组成,每行字符的LED点阵模块列驱动电路由2×N块74HC595级联组成,M行共M×2×N块74HC595。各行字符的16行LED分别并联,由P0.1串行输出行扫描码,经2块级联74HC595串/并转换,再由ULN2803驱动放大后,送到各行字符的16×16LED点阵模块的行线端。各行字符的LED点阵模块列驱动电路分别由2×N块74HC595级联组成,独立控制,各行LED点阵模块的列数据由P0.6,P0.7,…分别输出,经级联的2×N块74HC595完成串/并转换,待各行字符对应的LED点阵模块列数据存入74HC595后,把所有列驱动电路M×2×N块74HC595的输出使能端置为低电平,则各行字符的2×N×16列数据一起输出,显示屏显示各行字符的16行中的某一行。依次扫描各行字符的16行的每一行,实现整屏字符的显示功能。显示字符由上位PC机编辑并转换为点阵数据,经串口串行发送至单片机,由单片机接收后存储在存储器中并显示。
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