led显示屏技术论文
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LED显示屏为重要的现代信息发布媒介之一,在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。学习啦小编整理了led显示屏技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
led显示屏技术论文篇一
概述LED显示屏
摘要: LED显示屏为重要的现代信息发布媒介之一,在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。本文从LED显示屏的工作原理、技术要素及应用等几方面对LEB显示屏作了概述。
关键词: LED显示屏技术要素发展趋势
1.引言
LED具有亮度高、工作电压低、功耗小、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定等一系列优点,广泛用于屏显世界。LED显示屏自上世纪八十年代后期在全球迅速兴起,并得到了迅猛发展。进入新世纪后,LED显示屏的技术和产业都取得了长足的发展,作为重要的现代信息发布媒介之一,LED显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛地应用。随着社会信息化的进程,LED显示屏在信息显示领域的应用愈加广阔。
2.LED显示屏的工作原理
2.1LED器件发光的基本原理
LED(Light Emitting Diode发光二极管)是一种把电能变成光能的特种器件,当电流通过它的时候,可以产生可视的光。
LED主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。发光是一种能量转换现象,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,就会产生发光想象。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,这些少数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。
2.2LED器件的驱动。
从LED器件的发光机理可以知道,当向LED器件施加正向电压时,流过器件的正向电流使其发光。因此LED的驱动就是要使它的PN结处于正偏置,同时为了控制它的发光强度,还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方式有直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等。
2.3LED显示屏的原理。
LED显示屏是一种新型的信息显示媒体,它是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕,具有发光效率高、使用寿命长、环境适应能力强、性价比高、组态灵活、色彩丰富等特点。该点阵以计算机为处理控制中心,电子屏幕与电脑显示器窗口某一区域逐点对应,显示内容实时同步。有时控制处理系统还可以调节控制显示的画面内容动画效果,以及显示屏的色彩亮度,等等。
2.4LED显示屏的分类。
LED显示屏类别很复杂,分类方法很多。
按基色数量分为单色屏、双基色屏、全彩屏。其中单基色显示屏是指单一颜色(红色或绿色);双基色显示屏指红和绿双基色,256级灰度,可以显示65536种颜色;全彩色显示屏指红、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。
按显示器件分为LED数码显示屏、LED点阵图文显示屏、LED视频显示屏。LED数码显示屏的显示器件为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点阵图文显示屏的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视频显示屏的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。
按使用地点分为LED室内屏、LED室外屏及车载LED屏。LED室内屏发光点较小,显示面积一般几至十几平方米;LED室外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。
3.影响LED显示屏显示效果的技术要素
LED显示屏技术包括半导体光电技术、电子电路技术、集成电路技术、图像信息处理技术、信息传输技术、计算机网络技术,以及电子产品制造和电子产品安装工程相关的技术。LED显示屏的显示颜色、灰度等级、对比度、刷新频率等技术指标的高低直接影响全彩色LED显示屏的显示效果。
3.1显示颜色、亮度和视角。
基础半导体工业的迅猛发展,带动了发光二极管制造材料和制作工艺的改进,使发光二极管在颜色与亮度方面都有了质的飞跃。高亮度的蓝色及纯绿色发光二极管已产业化并得到了应用。目前,LED显示屏已能满足室内外不同环境下的单色、双基色和全彩色显示要求,而四元素的红色LED器件及高亮度的蓝色和纯绿色LED器件在室外显示屏中得到了普遍应用。
LED显示屏的亮度和视角等性能指标是高度相关的,同时又与显示屏的分辨率有很大关系,很难单纯地以其中的某一项指标进行评价。采用表贴的LED器件可以使显示屏获得更好的视角和亮度,目前已在高密度、全彩色室内显示屏中得到应用。
3.2灰度等级。
灰度等级是指LED显示屏单基色亮度中从最暗到最亮之间能区分的亮度等级,LED显示屏的灰度等级越高,颜色越丰富,色彩越艳丽;反之,显示颜色单一,变化简单。灰度等级提高,能大大提升色彩深度,使得图像色彩的显示层次呈几何数量增加。
3.3对比度。
对比度是影响视觉效果的关键因素之一,一般来说对比度越高,图像越清晰醒目,色彩越鲜明艳丽。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本、视频显示中,高对比度LED显示屏在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。对比度对于动态视频显示效果影响要大一些,由于动态图像中明暗转换比较快,对比度越高,人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。
3.4刷新频率。
刷新频率是LED显示屏显示内容每秒被重复显示的次数。全彩显示屏刷新频率低,图像会出现闪烁现象,特别是在视频影响设备拍摄时,闪烁现象明显。因此,我们要尽可能地提高LED显示屏的刷新频率。
4.LED显示屏的发展趋势。
目前LED电子显示屏的显示向更高的亮度、更高的耐气候性、更高的发光均匀性、更高的可靠性、全色化、多媒体方向发展,系统的运行,操作与维护也向集成化、网络化、智能化方向发展。二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代,LED显示屏作为平板显示的主导产品之一将有更大的发展。
4.1分辨率增大。
室内LED显示屏的产品点间距越来越小,像素越来越多,使得显示屏的分辨率增大。与此同时,室外显示屏的尺寸越来越大。
4.2新工艺及新方法的采用。
针对LED产品的特点,在LED产品的生产过程中,贴片、插件、焊接等重要环节,最好是都采用机器化生产模式进行(包括插件LED都通过机器完成)驱动板设计当中,将驱动IC的逻辑供电5V与LED的发光供电分开独立设计,这样不但可以降低驱动IC的发热,而且可以降低LED发光二极管自身的发热。
4.3控制系统全面升级。
LED显示屏的控制系统将会是诸多LED控制系统的集成,不仅功能强大,而且操作界面非常简单,终端用户操作起来简单明了,无须进行更多不必要的操作,使之更趋人性化;在模组的像素点阵构成控制方面,进一步完善或提高,逐点检测及相关保护检测等功能也需补充和完善,技术参数设置部分,我们应使之成为标准化成套参数,改变目前由客户自行设置不合理或乱设置现状,降低用户的使用难度。
4.4产业发展模式发生改变。
在LED显示屏行业中,以往一个新产品的产生主要依靠企业自身的生产设备及加工能力可以实现为基准的,很多好的设计或创意,企业由于受到自身条件的限制,不得不放弃。今后,一个好的创意或一个新的产品,将会更多地借助于上下游企业之间的联合来完成。这样做不仅可以降低新产品开发投资风险,大幅降低新产品的成本,而且可以加速新产品的开发过程,从而扩大产品的运用市场领域。
参考文献:
[1]张华.基于ARM的大屏幕LED显示系统的设计研究.四川大学硕士学位论文,2004.
[2]郑喜凤.浅谈提高LED显示屏显示效果的相关技术[J].现代显示,2008.4.
[3]姚太平.浅谈LED显示屏最新技术及发展趋势.深圳市联创健和光电股份有限公司.
[4]李漫铁.大屏幕LED器件的技术与市场趋势.深圳雷曼光电科技有限公司.
led显示屏技术论文篇二
多功能遥控LED显示屏
【摘要】本文介绍了遥控器芯片HT6221的编码解码原理，单片机根据接收到的遥控指令控制LED显示屏更换字幕和切换字幕显示效果，并可以选择将显示的内容语音输出。其设计、制作和调试的过程，对学生专业知识的综合应用，创造力的培养有着良好意义。系统经过调试各项功能均满足设计要求。
【关键词】LED显示屏;无线遥控;语音播报
LED显示屏应用十分广泛，大街小巷随处可见，市场应用宽广。LED显示具有使用寿命长，数字化程度高，成本低等优点。本文介绍的一款多功能遥控LED显示屏是大学生本科创新项目，它结合了单片机技术、语音技术以及无线信息传输技术，通过无线传输遥控LED显示内容，可以选择屏幕显示内容是否语音播出，该系统具有一定的实用价值。
多功能LED显示屏分为三大模块：无线控制、LED屏幕显示、语音播报。无线传输距离初步设计为5米，LED显示屏幕一次显示16个字。如果要显示更多的汉字，只要将LED模块扩张，并增加存储器即可，该系统预留了扩展字数功能。
系统框图如图1所示。
各个模块的工作原理如下。
一、51单片机
控制采用51单片机，该单片机性价比高，使用方便。单片机接收遥控器的指令，按照指令要求控制LED显示屏显示的内容、显示模式。显示模式包括左移、右移、上翻、下翻等。遥控器发出的指令还可通过51单片机控制语音控制模块是否播报语音。控制模块程序流程图如图2所示。
二、无线遥控模块
无线遥控模块，该模块的关键是实现编码、传输和解码，由于是室内短距离传输所以选用红外线遥控，遥控发射端采用的是成品万能红外发射，遥控器芯片为HT6221。
HT6221遥控芯片特征：
工作电压：1.8V～3.5V，Dout输出38K，最小发射字：一个字。一个455KHz的陶瓷或晶体，16位地址码，8位数据码，ppm代码方式。
遥控器采用455kHz的晶振，经过内部分频电路信号被调制在38kHz，占空比为1比3。读取键值，经过以下编码方式编码，并且发送出去。
键码由一个起始码9ms，一个结果码4.5ms，低8位地址码(9ms～18ms)，高8位地址码(9ms～18ms)，8位数据码(9ms～18ms)和这8位数据的反码(9ms～18ms)组成，如图3所示。当一个键按下超过36ms，振荡器将使芯片激活，如果这个键按下且延迟大约108ms，将发射代码。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码(连发代码)将仅由起始码9ms和结束码4.5ms组成。
三、LED显示屏
LED点阵屏显示方式主要有静态显示和动态扫描显示两种。在静态显示中，每一个发光二级管都需要一个IO口，对于IO口有限的51单片机来说并不适用，所以我们选择动态显示。动态显示是把LED显示屏幕分成若干部分，先显示第一部分，再显示第二部分，一直到最后一部分，然后重新显示第一部分，不断重复循环，当显示速度到达一定时，就可以看到一幅稳定的画面。我们将LED点阵显示屏分成16部分，即16行，一行一行的扫描过去，扫描速度达到一定时便形成一个字。以四个8*8的点阵构成一个16*16的点阵，以2片译码芯片74HC138构成4-16译码实现行控制如图4所示，以2个串入并出芯片74HC595实现列控制如图5所示，构成了一个16*16LED集成模块，通过模块间的级联实现显示字数的加减，模块级联的数量和控制芯片有很大关系。使用51单片机进行控制，预存字库，实现了16个字同时显示和移动。
显示程序分为左移显示、右移显示、上移显示、下移显示四种显示方式，流程图如图6所示。左右移动程序流程，先读取16个字的第一行数据，进行左右位移后输出，然后读取16个字的第二行数据，进行相同的位移后输出，一直到第16行，这样便能产生左右移动的效果。上下移动程序流程，先将16个字的第一行数据输出到LED点阵屏的第一行，将16个字的第二行数据输出到LED点阵屏的第二行，一直到第16行，然后将16个字的第二行数据输出到LED点阵屏的第一行，将16个字的第三行数据输出到LED点阵屏的第二行，一直到第16行数据输出到LED点阵屏的第15行，LED点阵屏第16行数据用零补齐，依据这个原理便能产生上下移动的效果。通过解码读取遥控键值进行判断，执行相应的显示程序，实现遥控器切换显示动画效果：上移、下移、左移、右移。
四、语音播报
语音播报采用凌阳单片机SPCE061A。使用SACM_A2000算法，将存储在51单片机中欲显示的内容录音，通过扫描I/O口低八位的电平检测由主控芯片发来的信号。SPCE061A通过A/D转换将语音信号转换成数字信号，编码后存入存储器中;需要放音时，将数据从存储器中取出并解码，经D/A转换变成语音信号输出。
录音时，SPCE061A的A/D转换器有8个通道，其中一个通道是MIC-IN输入，专门用于语音信号采样。语音信号经MIC转换成电信号，由隔直电容阻隔直流成分，输入至SPCE061A内部前置放大器。SPCE061A内部的自动增益控制电路AGC能随时跟踪放大器的增益，使信号保持在最佳电平。A/D转换器对输入的音频信号进行8kHz采样、编码，每秒占用16kbits的存储空间，系统扩展了1Mbits的SRAM存储器存储语音数据。
放音时，将SRAM存储器的语音数据顺序取出，解码后以8kHz的速度进行D/A转换，经电容滤波后，恢复原始语音波形。图7为SPCE061A语音播报硬件框图。用三极管8050驱动的扬声器功率较小，采用大功率的扬声器时需另行设计功放电路。
五、总结
本创新训练项目通过联机调试，各项指标、性能满足设计要求。主要特点有：
1.使用遥控来控制LED点阵显示屏显示的内容，不需要借助第三方操作平台。
2.通过控制端输出指令，将操作指令以无线信息的形式发送出去。单片机将接收到的指令进行分析处理，完成相应的操作。
3.采用无线传输，可以实现远距离操作。
4.可以选择是否语音播报，操作方便。
项目待改进的地方有：增加无线遥控距离、大功率扬声器驱动、显示字数的扩容等。
参考文献
[1]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例――基于8051+Proteus仿真[M].电子工业出版社，2011.
[2]顾滨，孔祥洪，董昌春，等.凌阳16位单片机实训教材[M].北京航空航天大学出版社，2009.
作者简介：
陈少统(1991―)，男，福建晋江人，现就读于厦门大学嘉庚学院。
兰浩(1991―)，男，畲族，福建屏南人，现就读于厦门大学嘉庚学院。
郭秉儒(1991―)，男，福建福安人，现就读于厦门大学嘉庚学院。
陈育斌(1990―)，男，福建龙海人，现就读于厦门大学嘉庚学院。
丁敏航(1990―)，男，福建长乐人，现就读于厦门大学嘉庚学院。