led顯示屏技術(shù)論文
led顯示屏技術(shù)論文
LED顯示屏為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒介之一,在證券交易、金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。學(xué)習(xí)啦小編整理了led顯示屏技術(shù)論文，有興趣的親可以來閱讀一下!
led顯示屏技術(shù)論文篇一
概述LED顯示屏
摘要: LED顯示屏為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒介之一,在證券交易、金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。本文從LED顯示屏的工作原理、技術(shù)要素及應(yīng)用等幾方面對(duì)LEB顯示屏作了概述。
關(guān)鍵詞: LED顯示屏技術(shù)要素發(fā)展趨勢(shì)
1.引言
LED具有亮度高、工作電壓低、功耗小、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、性能穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn),廣泛用于屏顯世界。LED顯示屏自上世紀(jì)八十年代后期在全球迅速興起,并得到了迅猛發(fā)展。進(jìn)入新世紀(jì)后,LED顯示屏的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,作為重要的現(xiàn)代信息發(fā)布媒介之一,LED顯示屏在證券交易、金融、交通、體育、廣告等領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用。隨著社會(huì)信息化的進(jìn)程,LED顯示屏在信息顯示領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣闊。
2.LED顯示屏的工作原理
2.1LED器件發(fā)光的基本原理
LED(Light Emitting Diode發(fā)光二極管)是一種把電能變成光能的特種器件,當(dāng)電流通過它的時(shí)候,可以產(chǎn)生可視的光。
LED主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象,當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后,會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài);當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí),能量差以光的形式輻射出來,就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光想象。當(dāng)在PN結(jié)上加以正向電壓之后,P區(qū)的空穴注入至N區(qū),N區(qū)的電子注入至P區(qū),相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合,這些少數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。
2.2LED器件的驅(qū)動(dòng)。
從LED器件的發(fā)光機(jī)理可以知道,當(dāng)向LED器件施加正向電壓時(shí),流過器件的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動(dòng)就是要使它的PN結(jié)處于正偏置,同時(shí)為了控制它的發(fā)光強(qiáng)度,還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動(dòng)方式有直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)等。
2.3LED顯示屏的原理。
LED顯示屏是一種新型的信息顯示媒體,它是利用發(fā)光二極管點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕,具有發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性價(jià)比高、組態(tài)靈活、色彩豐富等特點(diǎn)。該點(diǎn)陣以計(jì)算機(jī)為處理控制中心,電子屏幕與電腦顯示器窗口某一區(qū)域逐點(diǎn)對(duì)應(yīng),顯示內(nèi)容實(shí)時(shí)同步。有時(shí)控制處理系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)控制顯示的畫面內(nèi)容動(dòng)畫效果,以及顯示屏的色彩亮度,等等。
2.4LED顯示屏的分類。
LED顯示屏類別很復(fù)雜,分類方法很多。
按基色數(shù)量分為單色屏、雙基色屏、全彩屏。其中單基色顯示屏是指單一顏色(紅色或綠色);雙基色顯示屏指紅和綠雙基色,256級(jí)灰度,可以顯示65536種顏色;全彩色顯示屏指紅、綠、藍(lán)三基色,256級(jí)灰度的全彩色顯示屏,可以顯示一千六百多萬種顏色。
按顯示器件分為L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示屏、LED點(diǎn)陣圖文顯示屏、LED視頻顯示屏。LED數(shù)碼顯示屏的顯示器件為7段碼數(shù)碼管,適于制作時(shí)鐘屏、利率屏等,顯示數(shù)字的電子顯示屏;LED點(diǎn)陣圖文顯示屏的顯示器件是由許多均勻排列的發(fā)光二極管組成的點(diǎn)陣顯示模塊,適于播放文字、圖像信息;LED視頻顯示屏的顯示器件是由許多發(fā)光二極管組成,可以顯示視頻、動(dòng)畫等各種視頻文件。
按使用地點(diǎn)分為L(zhǎng)ED室內(nèi)屏、LED室外屏及車載LED屏。LED室內(nèi)屏發(fā)光點(diǎn)較小,顯示面積一般幾至十幾平方米;LED室外屏面積一般幾十平方米至幾百平方米,亮度高,可在陽光下工作,具有防風(fēng)、防雨、防水功能。
3.影響LED顯示屏顯示效果的技術(shù)要素
LED顯示屏技術(shù)包括半導(dǎo)體光電技術(shù)、電子電路技術(shù)、集成電路技術(shù)、圖像信息處理技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以及電子產(chǎn)品制造和電子產(chǎn)品安裝工程相關(guān)的技術(shù)。LED顯示屏的顯示顏色、灰度等級(jí)、對(duì)比度、刷新頻率等技術(shù)指標(biāo)的高低直接影響全彩色LED顯示屏的顯示效果。
3.1顯示顏色、亮度和視角。
基礎(chǔ)半導(dǎo)體工業(yè)的迅猛發(fā)展,帶動(dòng)了發(fā)光二極管制造材料和制作工藝的改進(jìn),使發(fā)光二極管在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍。高亮度的藍(lán)色及純綠色發(fā)光二極管已產(chǎn)業(yè)化并得到了應(yīng)用。目前,LED顯示屏已能滿足室內(nèi)外不同環(huán)境下的單色、雙基色和全彩色顯示要求,而四元素的紅色LED器件及高亮度的藍(lán)色和純綠色LED器件在室外顯示屏中得到了普遍應(yīng)用。
LED顯示屏的亮度和視角等性能指標(biāo)是高度相關(guān)的,同時(shí)又與顯示屏的分辨率有很大關(guān)系,很難單純地以其中的某一項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用表貼的LED器件可以使顯示屏獲得更好的視角和亮度,目前已在高密度、全彩色室內(nèi)顯示屏中得到應(yīng)用。
3.2灰度等級(jí)。
灰度等級(jí)是指LED顯示屏單基色亮度中從最暗到最亮之間能區(qū)分的亮度等級(jí),LED顯示屏的灰度等級(jí)越高,顏色越豐富,色彩越艷麗;反之,顯示顏色單一,變化簡(jiǎn)單?；叶鹊燃?jí)提高,能大大提升色彩深度,使得圖像色彩的顯示層次呈幾何數(shù)量增加。
3.3對(duì)比度。
對(duì)比度是影響視覺效果的關(guān)鍵因素之一,一般來說對(duì)比度越高,圖像越清晰醒目,色彩越鮮明艷麗。高對(duì)比度對(duì)于圖像的清晰度、細(xì)節(jié)表現(xiàn)、灰度層次表現(xiàn)都有很大幫助。在一些黑白反差較大的文本、視頻顯示中,高對(duì)比度LED顯示屏在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)比度對(duì)于動(dòng)態(tài)視頻顯示效果影響要大一些,由于動(dòng)態(tài)圖像中明暗轉(zhuǎn)換比較快,對(duì)比度越高,人的眼睛越容易分辨出這樣的轉(zhuǎn)換過程。
3.4刷新頻率。
刷新頻率是LED顯示屏顯示內(nèi)容每秒被重復(fù)顯示的次數(shù)。全彩顯示屏刷新頻率低,圖像會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象,特別是在視頻影響設(shè)備拍攝時(shí),閃爍現(xiàn)象明顯。因此,我們要盡可能地提高LED顯示屏的刷新頻率。
4.LED顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)。
目前LED電子顯示屏的顯示向更高的亮度、更高的耐氣候性、更高的發(fā)光均勻性、更高的可靠性、全色化、多媒體方向發(fā)展,系統(tǒng)的運(yùn)行,操作與維護(hù)也向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。二十一世紀(jì)的顯示技術(shù)將是平板顯示的時(shí)代,LED顯示屏作為平板顯示的主導(dǎo)產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展。
4.1分辨率增大。
室內(nèi)LED顯示屏的產(chǎn)品點(diǎn)間距越來越小,像素越來越多,使得顯示屏的分辨率增大。與此同時(shí),室外顯示屏的尺寸越來越大。
4.2新工藝及新方法的采用。
針對(duì)LED產(chǎn)品的特點(diǎn),在LED產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,貼片、插件、焊接等重要環(huán)節(jié),最好是都采用機(jī)器化生產(chǎn)模式進(jìn)行(包括插件LED都通過機(jī)器完成)驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)當(dāng)中,將驅(qū)動(dòng)IC的邏輯供電5V與LED的發(fā)光供電分開獨(dú)立設(shè)計(jì),這樣不但可以降低驅(qū)動(dòng)IC的發(fā)熱,而且可以降低LED發(fā)光二極管自身的發(fā)熱。
4.3控制系統(tǒng)全面升級(jí)。
LED顯示屏的控制系統(tǒng)將會(huì)是諸多LED控制系統(tǒng)的集成,不僅功能強(qiáng)大,而且操作界面非常簡(jiǎn)單,終端用戶操作起來簡(jiǎn)單明了,無須進(jìn)行更多不必要的操作,使之更趨人性化;在模組的像素點(diǎn)陣構(gòu)成控制方面,進(jìn)一步完善或提高,逐點(diǎn)檢測(cè)及相關(guān)保護(hù)檢測(cè)等功能也需補(bǔ)充和完善,技術(shù)參數(shù)設(shè)置部分,我們應(yīng)使之成為標(biāo)準(zhǔn)化成套參數(shù),改變目前由客戶自行設(shè)置不合理或亂設(shè)置現(xiàn)狀,降低用戶的使用難度。
4.4產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式發(fā)生改變。
在LED顯示屏行業(yè)中,以往一個(gè)新產(chǎn)品的產(chǎn)生主要依靠企業(yè)自身的生產(chǎn)設(shè)備及加工能力可以實(shí)現(xiàn)為基準(zhǔn)的,很多好的設(shè)計(jì)或創(chuàng)意,企業(yè)由于受到自身?xiàng)l件的限制,不得不放棄。今后,一個(gè)好的創(chuàng)意或一個(gè)新的產(chǎn)品,將會(huì)更多地借助于上下游企業(yè)之間的聯(lián)合來完成。這樣做不僅可以降低新產(chǎn)品開發(fā)投資風(fēng)險(xiǎn),大幅降低新產(chǎn)品的成本,而且可以加速新產(chǎn)品的開發(fā)過程,從而擴(kuò)大產(chǎn)品的運(yùn)用市場(chǎng)領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn):
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led顯示屏技術(shù)論文篇二
多功能遙控LED顯示屏
【摘要】本文介紹了遙控器芯片HT6221的編碼解碼原理，單片機(jī)根據(jù)接收到的遙控指令控制LED顯示屏更換字幕和切換字幕顯示效果，并可以選擇將顯示的內(nèi)容語音輸出。其設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試的過程，對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，創(chuàng)造力的培養(yǎng)有著良好意義。系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試各項(xiàng)功能均滿足設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】LED顯示屏;無線遙控;語音播報(bào)
LED顯示屏應(yīng)用十分廣泛，大街小巷隨處可見，市場(chǎng)應(yīng)用寬廣。LED顯示具有使用壽命長(zhǎng)，數(shù)字化程度高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹的一款多功能遙控LED顯示屏是大學(xué)生本科創(chuàng)新項(xiàng)目，它結(jié)合了單片機(jī)技術(shù)、語音技術(shù)以及無線信息傳輸技術(shù)，通過無線傳輸遙控LED顯示內(nèi)容，可以選擇屏幕顯示內(nèi)容是否語音播出，該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。
多功能LED顯示屏分為三大模塊：無線控制、LED屏幕顯示、語音播報(bào)。無線傳輸距離初步設(shè)計(jì)為5米，LED顯示屏幕一次顯示16個(gè)字。如果要顯示更多的漢字，只要將LED模塊擴(kuò)張，并增加存儲(chǔ)器即可，該系統(tǒng)預(yù)留了擴(kuò)展字?jǐn)?shù)功能。
系統(tǒng)框圖如圖1所示。
各個(gè)模塊的工作原理如下。
一、51單片機(jī)
控制采用51單片機(jī)，該單片機(jī)性價(jià)比高，使用方便。單片機(jī)接收遙控器的指令，按照指令要求控制LED顯示屏顯示的內(nèi)容、顯示模式。顯示模式包括左移、右移、上翻、下翻等。遙控器發(fā)出的指令還可通過51單片機(jī)控制語音控制模塊是否播報(bào)語音。控制模塊程序流程圖如圖2所示。
二、無線遙控模塊
無線遙控模塊，該模塊的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)編碼、傳輸和解碼，由于是室內(nèi)短距離傳輸所以選用紅外線遙控，遙控發(fā)射端采用的是成品萬能紅外發(fā)射，遙控器芯片為HT6221。
HT6221遙控芯片特征：
工作電壓：1.8V～3.5V，Dout輸出38K，最小發(fā)射字：一個(gè)字。一個(gè)455KHz的陶瓷或晶體，16位地址碼，8位數(shù)據(jù)碼，ppm代碼方式。
遙控器采用455kHz的晶振，經(jīng)過內(nèi)部分頻電路信號(hào)被調(diào)制在38kHz，占空比為1比3。讀取鍵值，經(jīng)過以下編碼方式編碼，并且發(fā)送出去。
鍵碼由一個(gè)起始碼9ms，一個(gè)結(jié)果碼4.5ms，低8位地址碼(9ms～18ms)，高8位地址碼(9ms～18ms)，8位數(shù)據(jù)碼(9ms～18ms)和這8位數(shù)據(jù)的反碼(9ms～18ms)組成，如圖3所示。當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器將使芯片激活，如果這個(gè)鍵按下且延遲大約108ms，將發(fā)射代碼。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼(連發(fā)代碼)將僅由起始碼9ms和結(jié)束碼4.5ms組成。
三、LED顯示屏
LED點(diǎn)陣屏顯示方式主要有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種。在靜態(tài)顯示中，每一個(gè)發(fā)光二級(jí)管都需要一個(gè)IO口，對(duì)于IO口有限的51單片機(jī)來說并不適用，所以我們選擇動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示是把LED顯示屏幕分成若干部分，先顯示第一部分，再顯示第二部分，一直到最后一部分，然后重新顯示第一部分，不斷重復(fù)循環(huán)，當(dāng)顯示速度到達(dá)一定時(shí)，就可以看到一幅穩(wěn)定的畫面。我們將LED點(diǎn)陣顯示屏分成16部分，即16行，一行一行的掃描過去，掃描速度達(dá)到一定時(shí)便形成一個(gè)字。以四個(gè)8*8的點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè)16*16的點(diǎn)陣，以2片譯碼芯片74HC138構(gòu)成4-16譯碼實(shí)現(xiàn)行控制如圖4所示，以2個(gè)串入并出芯片74HC595實(shí)現(xiàn)列控制如圖5所示，構(gòu)成了一個(gè)16*16LED集成模塊，通過模塊間的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)顯示字?jǐn)?shù)的加減，模塊級(jí)聯(lián)的數(shù)量和控制芯片有很大關(guān)系。使用51單片機(jī)進(jìn)行控制，預(yù)存字庫，實(shí)現(xiàn)了16個(gè)字同時(shí)顯示和移動(dòng)。
顯示程序分為左移顯示、右移顯示、上移顯示、下移顯示四種顯示方式，流程圖如圖6所示。左右移動(dòng)程序流程，先讀取16個(gè)字的第一行數(shù)據(jù)，進(jìn)行左右位移后輸出，然后讀取16個(gè)字的第二行數(shù)據(jù)，進(jìn)行相同的位移后輸出，一直到第16行，這樣便能產(chǎn)生左右移動(dòng)的效果。上下移動(dòng)程序流程，先將16個(gè)字的第一行數(shù)據(jù)輸出到LED點(diǎn)陣屏的第一行，將16個(gè)字的第二行數(shù)據(jù)輸出到LED點(diǎn)陣屏的第二行，一直到第16行，然后將16個(gè)字的第二行數(shù)據(jù)輸出到LED點(diǎn)陣屏的第一行，將16個(gè)字的第三行數(shù)據(jù)輸出到LED點(diǎn)陣屏的第二行，一直到第16行數(shù)據(jù)輸出到LED點(diǎn)陣屏的第15行，LED點(diǎn)陣屏第16行數(shù)據(jù)用零補(bǔ)齊，依據(jù)這個(gè)原理便能產(chǎn)生上下移動(dòng)的效果。通過解碼讀取遙控鍵值進(jìn)行判斷，執(zhí)行相應(yīng)的顯示程序，實(shí)現(xiàn)遙控器切換顯示動(dòng)畫效果：上移、下移、左移、右移。
四、語音播報(bào)
語音播報(bào)采用凌陽單片機(jī)SPCE061A。使用SACM_A2000算法，將存儲(chǔ)在51單片機(jī)中欲顯示的內(nèi)容錄音，通過掃描I/O口低八位的電平檢測(cè)由主控芯片發(fā)來的信號(hào)。SPCE061A通過A/D轉(zhuǎn)換將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，編碼后存入存儲(chǔ)器中;需要放音時(shí)，將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中取出并解碼，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成語音信號(hào)輸出。
錄音時(shí)，SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換器有8個(gè)通道，其中一個(gè)通道是MIC-IN輸入，專門用于語音信號(hào)采樣。語音信號(hào)經(jīng)MIC轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由隔直電容阻隔直流成分，輸入至SPCE061A內(nèi)部前置放大器。SPCE061A內(nèi)部的自動(dòng)增益控制電路AGC能隨時(shí)跟蹤放大器的增益，使信號(hào)保持在最佳電平。A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行8kHz采樣、編碼，每秒占用16kbits的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)擴(kuò)展了1Mbits的SRAM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)語音數(shù)據(jù)。
放音時(shí)，將SRAM存儲(chǔ)器的語音數(shù)據(jù)順序取出，解碼后以8kHz的速度進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，經(jīng)電容濾波后，恢復(fù)原始語音波形。圖7為SPCE061A語音播報(bào)硬件框圖。用三極管8050驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器功率較小，采用大功率的揚(yáng)聲器時(shí)需另行設(shè)計(jì)功放電路。
五、總結(jié)
本創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目通過聯(lián)機(jī)調(diào)試，各項(xiàng)指標(biāo)、性能滿足設(shè)計(jì)要求。主要特點(diǎn)有：
1.使用遙控來控制LED點(diǎn)陣顯示屏顯示的內(nèi)容，不需要借助第三方操作平臺(tái)。
2.通過控制端輸出指令，將操作指令以無線信息的形式發(fā)送出去。單片機(jī)將接收到的指令進(jìn)行分析處理，完成相應(yīng)的操作。
3.采用無線傳輸，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。
4.可以選擇是否語音播報(bào)，操作方便。
項(xiàng)目待改進(jìn)的地方有：增加無線遙控距離、大功率揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)、顯示字?jǐn)?shù)的擴(kuò)容等。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：
陳少統(tǒng)(1991―)，男，福建晉江人，現(xiàn)就讀于廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院。
蘭浩(1991―)，男，畬族，福建屏南人，現(xiàn)就讀于廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院。
郭秉儒(1991―)，男，福建福安人，現(xiàn)就讀于廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院。
陳育斌(1990―)，男，福建龍海人，現(xiàn)就讀于廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院。
丁敏航(1990―)，男，福建長(zhǎng)樂人，現(xiàn)就讀于廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院。