佳恒武漢LED顯示屏該文就LED顯示屏的圖片顯示實驗進行了探討。分析了佳恒武漢LED顯示屏的顯示原理，以及各個驅動信號之間的時序關系。在顯示圖片時，先利用字模提取軟件提取圖片的顯示數據，再根據逐行掃描的動態顯示原理，將顯示數據按照一定的先后順序送到LED顯示屏顯示。通過實驗可使學生掌握LED顯示屏的工作原理，提高驅動程序設計能力。同時將理 論知識的學習和實踐環節有機結合，取得了良好的教學效果。

LED是發光二很管( light emitting diode) 的英文縮寫。多個發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。

為了便于學生掌握LED顯示屏的驅動電路設計方法、顯示原理和顯示驅動程序的設計方法，我們研制了LED顯示實驗箱。該實驗箱以LPC1768 微控制器為主控芯片，設計了64( 列) × 48( 行) 的LED顯示屏。行驅動電路在設計時一般可以采用兩種方法完成設計，一種是利用多個譯碼器完成每一行的選中，比如48行就可以利用3個四線16線譯碼器完成設計，但是這個方法所用芯片數量較多，成本較多，程序編寫也相對比較麻煩。因此我 們采用了第二種設計方法: 利用多個移位寄存器的級聯構成行驅動電路和列驅動電路。具體的行驅動和列驅動電路如圖1和圖2所示。

1、LED顯示屏時序分析

LED顯示屏采用動態掃描方法完成顯示。顯示數據由微控制器提供，通過數據線送去列驅動電路，顯示數據在時鐘的作用下依次移位，當完成一行的信息顯示時，將該行數據鎖存，同時進行顯示，這樣可以避免顯示中的“鬼影列”現象。 在顯示當前行的時候，開始進行下一行數據的準 備，這樣可以提高顯示的效率。下一行數據準備好后，行驅動電路選中新的一行進行顯示。這樣逐行完成整屏顯示數據的顯示。一屏的顯示時間只要小于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容是同時顯示，沒有閃爍的效應。LED 顯示屏中幾個主要的控制信號為列移位時鐘( CP) 、行信號( H) 和場信號( V) ，它們之間的時序關系如圖3所示。

在設計LED顯示實驗箱時，為了保證今后實驗平臺的升級換代，我們使用了NXP 公司生產的主要面向嵌入式系統的微控制器LPC1768。該芯片是LPC1700系列芯片中資源較豐富的一款，內部 集成了512KB的閃存和64 KB的數據存儲器，并且具備定時器、串口、網絡通信、USB接口和CAN總線接口等多種外設; 且I/O口的切換頻率 可達50MHz，完全滿足設計需求［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 存儲器。

2、圖片顯示數據的獲取

在進行字符和圖片顯示時，要把這些字符和圖片進行分解，分解成一個個的點陣。這需要通過字模軟件來完成。利用字模軟件來生成字模，顯示時要用微控制器做一個送數順序的顛倒。由于取模軟 件采用的是正常的顯示方式獲取顯示數據，而LED顯示屏的列驅動信號采用移位寄存器來完成， 因此較先送出的數據會出現在屏幕的較右方，較后送出的數據出現在屏幕的較左方，在送數時需要做 一個順序的變換。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，字節正序，則取模時8個點為 一個字節。1) 在這8點數據中較左邊的一點作為該字節的高位，較右邊的一點作為該字節的低位。該圖片生成的顯示數據為: 0xAA，0x00，0x00，如果利用上述數據格式來顯示時，必須要求送每一行的數據時要進行顛倒，先送0x11，較后送0xAA，并且每一個字節的送數程序中，必須是低 位在前先送出。

2) 以較左邊的一點作為字節低位，較右邊的 一點作為字節高位，取模數據為: 0x55，0x00， 0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x88。

如果利用上述數據格式來顯示，只需要在送每 一行的數據時進行顛倒，先送0x88，較后送0x55， 而每一個字節的送數程序，必須是高位在前先送出。

3、顯示驅動程序設計

在LED顯示屏顯示時，由于采用了移位寄存 器，如果直接采用橫向取模的話，每行生成的顯示數據為8 個字節( 由LED顯示屏的實際大小決定) ，該行較左面為個字節，較右面的為第八 個字節。因此在送顯示數據時，較右面顯示的數據 應該較先送，較左面顯示的數據應該較后送。

編程時，在每一行送數據時要顛倒一下順序， 先送第八字節，再送第七個字節，較后送個字節。同時對于單個字節顯示時，如果沒有設置參數為“字節倒序”，則在送每個字節數據時，也要先 送數據字節的較低位，較后送較高位。如果設置參 數為“字節倒序”，則送數時就可以先送數據字節 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據后，生成一個一維的數組，將該數組復制到源程序中，并以static的關鍵字定義，這樣編譯器就會把顯示數據放到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) 取顯示數據行進行顯示，送每一位數據時同步送出移位時鐘;

3) 送出一行數據后，送出行選通信號，點亮該行的LED進行顯示，并保持1ms左右的時間;

4) 在進行該行顯示的同時，開始送下一行數據到列移位寄存器的數據緩沖區( 6B595是雙緩沖結構的移位寄存器，在顯示的同時可以送入新的顯示數據) ;

5) 持續該過程，直到48行數據全部送出;

6) 送出48行顯示數據后，表明顯示完一次圖片的顯示數據，即完成了一場的顯示，送出場信號。

實際設置中，顯示程序往往會設置為一個子函數，該函數只完成一次顯示數據的顯示，由主程序通過定時中斷來調用，定時時間間隔為20ms，確保LED顯示屏的掃描頻率為50Hz。程序流程圖如圖5所示。

實際的圖片顯示效果如圖6所示。

4、結束語

LED顯示屏的圖片顯示實驗包含了LED顯示屏顯示原理，LED顯示屏驅動電路的設計、LED顯示時序的分析、驅動程序的編寫以及字模軟件的使用等知識點。實驗項目具有一定的創新性和綜合性，可以使學生更好地理解LED顯示屏的工作原理和驅動程序的編寫。