简洁实用：LED点阵结构与显示原理

1.LED点阵模块

LED点阵模块是LED电子显示屏的基本组成单元，以发光二极管为像素，用高亮度发光二极管芯阵列组合后，经环氧树脂和塑模封装而成。一体化封装的LED点阵模块可以通过组合组成大屏幕的LED屏。常见LED点阵模块的有5×7、5×8、8×8、16×16等，根据像素颜色的数目可分为单色、双基色、三基色等。像素颜色不同，所显示的文字、图像等内容的颜色也不同。

单色点阵只能显示固定色彩（如红、绿、黄等单色），双基色和三基色点阵显示内容的颜色由像素内不同颜色发光二极管点亮组合方式决定，如红、绿都亮时可显示黄色。如果按照脉冲方式控制二极管的点亮时间，则可实现256或更高级灰度显示，即可实现真彩色显示。

图6-20所示是一种常用的8×8红色LED点阵显示模块结构，LED连接在8条行列控制线交汇处。显示控制时，如R0～R7（列线，R0为低位，R7为高位）按序号顺序加上01110111电平，此时C0（行线）为低电平，可以显示1B数据0x77，其中高电平时LED被点亮。通过对行线C0～C7的动态扫描控制，8×8点阵模块可以依次显示8B的数据信息，而8B的数据，就是字符或图形的字库内容，可以通过字模软件获得。

图6-20 8×8红色LED点阵及模块

2.点阵式LED动态显示原理

点阵式LED汉字广告屏绝大多数是采用动态扫描显示方式，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。将连续的几帧画面高速地循环显示，只要帧速率高于24帧/s，人眼看起来就是一个完整的、相对稳定的、连续的画面。最典型的例子就是电影放映机。在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大地减少了发光单元的信号线数量，因此在LED显示技术中被广泛使用。

点阵模块的显示采用动态扫描方式，其控制可以通过列驱动器R和行驱动器C控制实现，如图6-21所示。列控制器送出表示图形或文字信息的列数据信号，即字符库数据，同时行驱动器C从上到下逐次不断地对显示屏的各行进行选通，如果操作足够快，就可显示各种图形或文字信息。(www.xing528.com)

比如，在8×8点阵模块上显示一个字符“A”，如图6-22所示。我们先通过字模软件得到A的8×8显示点阵字符库数据为0x00、0x10、0x28、0x44、0x44、0x7C、0x44、0x44。显示控制时，先让列控制器输出A的第一个字模数据，即R＝0x00，第一条行线为低电平（即C0＝0），其他行线为高电平，即可显示第1帧图像；当R输出字符第二列数据0x10时，C1＝0，其他行线为高电平，则显示第2帧图像。继续按同样的操作把A的其他数据依次显示，可以得到第3～8帧图像，如果每帧图像显示足够快，8×8点阵模块上将呈现出“A”字符。要想看到稳定的字符“A”，需要重复以上操作，重复次数应在每秒24次以上。

图6-21 点阵驱动电路原理

图6-22 用动态扫描显示字符“A”的过程

LED点阵动态扫描基本原理就是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。比如16×16的LED图形点阵，我们把同一列LED的阳极连在一起，也可以把同一列的发光管的阴极连在一起（共阳的接法），列驱动器先送出第一行对应的列数据并锁存，然后选通第一行并使其为低电平，第一行的LED会亮一段时间，熄灭；再送出第二行的数据并锁存，选通第二行LED使其点亮相同的时间，然后熄灭；依次点亮十六行LED，并重复以上操作，反复循环。速度足够快（每秒24次以上）时，我们将能看到显示屏上稳定的16×16点阵图形。汉字显示正是基于以上原理，只不过汉字在利用字模取模时每一行为16位，2B，共16行。

实际应用时，还要根据列线和行线的数量来决定是用行线或列线来做扫描线。例如0601屏（同时显示6个汉字），行线有16根，列线有96根。列线控制器需一次完成6个汉字的96位数据输出。

在实际汉字屏控制中，还要在每两帧图像之间加上合适的延时，使人眼能清晰地看见发光。在帧切换时还要加入消隐信号消除余晖。比如先将扫描线全部设置为无效电平，LED点阵共阳接法无效电平为0xFF，送下一行的列数据时再选通扫描线，避免出现尾影。