LED显示屏控制系统 第5页
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第二章LED显示屏工作原理
现在一般把显示图形或文字的LED显示屏称为图文屏，其实LED图
文显示屏并没有一个公认的严格的定义，这里所谓的图形，是指由单色
固定亮度的点阵线条组成的任意图形，其中LED点阵发光器件或发光或
熄灭，即只有两种状态。本系统设计正是基于LED图文显示屏实际应用，
着重实现LED显示屏的图文编辑及设备驱动
[17]
。
§2.1 LED图文显示屏软件模块工作原理
LED图文显示屏软件系统的功能是实现需要联机动态显示和更新部
分或全部LED图文显示屏系统显示内容。动态显示只是对文字显示来说
的。在应用软件的支持下，录入的文字实时的由计算机下载给主控制器，
并实时进行显示；更新显示内容时，计算机将录入的文字或图形数据下
载给主控器，并存入存储器中。录入完毕移去计算机后，将显示更新后
的内容；也可由计算机下达命令，显示固化的内容。
因此，相应的应用软件主要由主界面、动态显示界面、图象预览界
面、串口校验等界面组成。设计的应用软件在Windows操作系统下使用。
2.1.1主控制界面的工作原理
系统采用Windows标准风格的下拉菜单主界面，应该实现如下功能：
在窗体菜单栏选择在更新显示内容时的图形、文字的编辑，颜色的
选取控制，对于字模的提取与保存的控制以及对于存储的待显示信息的
优化处理，动态效果的添加，文件传输前的调整和设备通讯前的设置功
能。
2.1.2效果处理界面原理
系统要求满足：
将保存后的单屏静态显示效果的信息文件打开，通过手工设置，确
认将要实现如瞬间显示，由左至右滚动显示的效果；可以通过手工添加吉林大学硕士学位论文
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实现多屏文件保存成一个文件通过串口传输。
2.1.3设备通讯界面功能
系统要求满足：
在遵循串口通讯协议基础上，通过设置各项属性参数，实现文件传
输功能。界面能够显示传输状态的文件信息，传输状态以及传输进度等。
§2.2 LED图文显示屏硬件模块工作原理
图文显示屏的硬件模块基本结构可以分为屏体和控制器两大部分。
2.2.1屏体部分结构与功能
屏体部分主要是LED和行列驱动电路构成。不论是图形还是文字，
都是控制与组成这些图形或文字的各个点所在的位置相对应的LED器件
发光。根据屏幕所需的平面面积大小，选择一定数量的LED。像数码管一
类的LED显示器件只在需要发光的七段位置上布置LED器件，其它位置
都是空白的，因此相对价格比较便宜。但是，由于数码管显示的信息有
限，只有0---9（或再扩展到A---F）几个字符，这些字符的变化是靠
组合7段LED的发光与否实现的。由于段数不多，组合形成的字符也不
多。
而用点阵方式构成图形或文字，是非常灵活的，可以根据需要任意
组合和变化，只要设计好合适的数据文件，每个LED发光器件占据数据
中的一位，通过对点阵上全部的LED进行控制，在需要该LED器件发光
时数据中相应的位填1，否则填0，这样依照所需显示的图形文字，按显
示屏的各行各列逐点填写显示数据，就可以构成一个显示数据文件，得
到满意的显示效果。
由于文字的显示点阵格式比较规范，可以采用现行计算机通用的字
库字模，如汉字的宋体、楷体和黑体等多种可供选择的方案；其大小也
可以有16*16、24*24、32*32、48*48等不同规格
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。
图文显示屏的颜色，有单色、双色和多色几种。本系统根据实际应
用环境采用的是单色图文屏，采用红色的LED点阵单元，具体设计将在11
后面章节阐述。对于双色图文屏和多色图文屏来说，在LED点阵的每一
个“点”上布置两个或多个不同颜色的LED发光器件，对应于每种颜色
都有自己的显示矩阵。显示的时候，各个颜色的显示点阵是分开控制的。
事先设计好各种颜色的显示数据，显示时分别送到各自的显示点阵，即
可实现预期的效果。每一种颜色的控制方法和单色的完全相同。
在显示效果方面，完全可以通过扫描驱动方式实现可以感知的静止
不动的效果---静态显示模式；通过随时间变化不断控制刷新显示数据可
以实现各种动态显示模式，如闪烁、平移、旋转、缩放等，但这里对显
示的数据进行的刷新并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一
定的算法从原来的显示数据直接生成。
2.2.2控制器结构与功能
由M行N列组成的M*N图文显示屏其LED发光器件数量相当大，不
宜使用静态显示驱动电路，而采用多行的同名列共用一套列驱动器。控
制电路负责有序的选通各行，在选通每一行之前还要把该行各列的数据
准备好。这一行上的LED发光器件就可以根据列数据进行显示。这种时
序控制电路，可以由布线逻辑完成，但考虑显示数据的存储和设计的灵
活性及通用性，一般都采用单片机实现。吉林大学硕士学位论文
图2-1单片机功能框图
2.2.3单片机功能
控制电路采用单片机，主要负责与上位机的通讯、控制存储显示数
据模块、安排控制信号的定时与顺序、控制驱动LED显示点阵的电路等。
2.2.4存储器
一般的设置随机存储器接收上位机的数据进行保存，或者加设存储
固化显示数据的存储器。
2.2.5驱动电路
用来驱动LED显示点阵的电路。
2.2.6控制信号模块
各种控制信号用来使显示屏正常工作，包括行选通信号、列数据移
位信号、列数据输出锁存器打入信号、产生上下部分在时间上错开的
SRCLK信号、清屏信号等。
2.2.7查字模模块
接口单片机系统
存储模块行扫描电路
及控制
列扫描电路
及控制
行驱动列驱动
384*192LED点阵
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