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LED单元板工作原理

2018-10-21 08:31:20

一分类

灯珠直插

一、灯珠直插，这种单元板发光元件就是一个一个的发光二级管（DIP封装圆形）引脚穿过PCB板焊在PCB上，早期户外P10就是这种形式。
这种方式优点是视角大、亮度高、散热好，缺点是像素密码小，所以一般做成户外单元板。
这种可以单独更换一个像素。

模块

二、模块，这种方式将一个单元板由32个8X8模块构成，室内3.75就是这种形式。
这种方式优点是加工工艺简单、质量稳定，缺点是亮度不高、色彩一致性差。
这种坏一个像素最少要更换一个模块。

表贴

三、表贴，也叫SMT，将SMT封装的灯通过焊接工艺直接焊在PCB表面，灯脚不用穿过PCB板。
这种方式优点是显示效果好、像素密度大、适合室内观看，缺点是亮度不够高，灯管自身散热不好，现在流行的就是表贴。
这种坏一个像素也可以单独更换一个像素。

二显像原理

一、LED单元板像素连接方式：

单元板和上图原理一样，都是采用矩阵方式连接：简单点说就是所有同一行的正极连在一起作为行线，所有同一列的负极接在一起作为列线。
每个发光二级管就是单元板的一个像素，只有当对应行线为高电平，列线为低电平时该像素才会点亮。
二、显示原理：
这样一行一行的轮流显示，由于人眼视觉停留的效果，只要刷新速度足够快，就会组成完整的画面。
下面以16X16为例，要显示“瑞”字，分十六行分别显示，当快速切换时，人眼就会看到“瑞”，普通P10相当于左右两块16X16组成，原理一样。
编码方式为高平为1，低电平为0。

第一行显示：行数据 00H 列数据 FFH BFH

第二行显示：行数据 01H 列数据 EBH BBH

第三行显示：行数据 02H 列数据 03H BBH

第四行：行数据 03H 列数据 DBH BBH

第五行：行数据 04H 列数据 DBH BBH

第六行：行数据 05H 列数据 D8H 03H

第七行：行数据 06H 列数据 DFH FFH

第八行：行数据 07H 列数据 00H 01H

第九行：行数据 08H 列数据 DDH 7BH

第十行：行数据 09H 列数据 D8H 01H

第十一行：行数据 0AH 列数据 9BH 5BH

第十二行：行数据 0BH 列数据 DBH 5BH

第十三行：行数据 0CH 列数据 C3H 5BH

第十四行：行数据 0DH 列数据 5FH 5BH

第十五行：行数据 0EH 列数据 8AH 5BH

第十六行：行数据 0FH 列数据 D7H F3H

对于上面的显示数据，需要说明的是在取模时显示阳模定义是显示的像素为1，不显示的像素为0。而实际显示电路中，是数据低电平有效，也就是需要显示的像素为低电平（即0），不显示的像素为高电平（即1），这两者是相反的，所以如果是阳模数据，在送显示驱动时，要将数据反相，才能正确显示文字或图像，否则将显示负像。
我们把这十六张显示图单独扣出来是这样的：

从上面可以看出是从上到下依次一行一行的显示，只要每行显示时间够短，刷新速度够快，人眼看到就是完整的图像，如下图：

三驱动原理

由上部分我们知道，要显示，要做两件事：
一、一行显示完毕自动显示下一行，显示最后一行后自动又重复显示第一行，完成这个功能的叫“行扫描”
二、在显示每行时送出对应该行的显示数据（列数据），比如当显示第一行时送出列数据00H 40H,显示第二行时送出列数据14H 45H……完成这个功能的叫“列驱动”
框图如下：

三、行扫描：
译码：控制卡输入ABCD四个信号，通过两个74HC138(3-8线译码器）译码为16根行线信号，ABC为两个138译码器公共输入，D信号为两个138选择，同一时刻只有一个138工作。也可以用一个74HC154(4-16线译码器）完成相同功能。也样就把控制卡送来的行信号ABCD转化为0-0XF共计16根行线，当DCBA为0000时第一行线输出高电平，其余为低电平，当DCBA为0001时第二行线输出高平电，其余为低电平，以次类推，控制卡会循环的让ABCD加1，到达0XF时为0重新再来。这样就达到一行供电显示后到第二行、第三行……第十六行、第一行的目的。
驱动：因为同一行要带至少32个LED，译码器输出是不能胜任的，所以还要一级电流驱动。
四、列驱动：
一般显示屏很长，这样用IO口输出列数据不现实，为了减少IO数量并能自由增减长度，实际列驱动是采用了74HC595串-并转换器，控制卡输出的实际是串行数据（R G 或 R1 G1 R2 G2)，由595转换为并行数据后送到显示矩阵的列线，控制对应显示单元。有关74HC595工作原理请参阅这里。
74HC595为了让串行转为并行，必须有一个时钟信号(SHCP 或 SCK 或 CK 或 SK 或 CP)，每一个时钟信号数据向右移位一次。当移位满8位时表示完成一个字节的拼装，这里会把移位寄存器的值送到锁存器中，这个控制把移位寄存器值送到锁存器的信号就是锁存信号（STCP 或 LT 或 HS 或 STO).
最后还有个信号就是OE,OE是输出使能引脚，在其他芯片里也很常见。作用是控制锁存器里的数据是否最终输出到Q0-Q7输出引脚上。低电平时输出，高电平时不输出（既不是高电平，也不是低电平而是高阻态，不通电）。这个引脚可以让一行的列数据转换完成时（数据稳定）再显示，这样显示屏不闪烁，同时也可以控制LED显示屏的显示开关或通过PWM控制显示屏亮度。
结论：显示屏相关控制信号有行信号：ABCD,数据（R G 或 R1 G1 R2 G2，08接口有两组RG信号，12接口有一组RG信号),时钟信号(SHCP 或 SCK 或 CK 或 SK 或 CP),锁存信号（STCP 或 LT 或 HS 或 STO),OE。在实际电路中，这些信号通过一个通用的16PIN接口连接，连接常用的有HUB08标准和HUB12标准。

四驱动电路

16X16驱动，一片154，两片595

16X64驱动，一片154，八片595

五简单的驱动程序

16X16驱动程序

16X64驱动程序

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