一文读懂所有LED知识

一．LED显示屏的分类

二．LED显示屏的基本构成

1、异步屏：

2、同步屏：

三．LED显示屏涉及的名词概念

1、像素：

是LED显示屏的最小成像单元。俗称“点”或“像素点”。

上图所示由2红2绿组成1个显示像素点

2、显示模块：

由若干个显示像素组成的，结构上独立的组成LED显示屏的最小单元。
室内屏用的是8x8的显示模块，即每个显示模块有64个像素

室外屏使用的是单个的灯珠，通常由1-3个相同或不同颜色的灯珠组成模块的一个像素点。

如上面右图的室外屏模组就是由2个红色灯珠组成1个显示像素点

3、显示模组：

由电路及安装结构确定的并具有显示功能的组成LED显示屏的独立单元。简单说就是为便于组装和显示，出厂的半成品通常是以显示模组形式提供的，将多个显示模块加显示驱动做在一起。室内屏俗称“单元板”；室外屏俗称“模组”，再将若干个模组加上机箱、风扇、电源等构在一起成为“箱体”，多用于大型的全彩屏。

室内屏单元板通常有64x32（64列32行、由32个模块组成）、64x16
（64列16行、由16个模块组成）等。下图是一个64x16的单元板：

 室外屏模组通常有64x32、32x32、32x16、16x16、16x8多种

上图为16x8(2红)的室外屏模组。加了防水结构用于全户外，我们可以看到塑料壳体，最右侧是它的整个结构刨图：显示板上插的是灯珠、背板上是显示驱动电路，这是分体结构的，也有的是将显示板和显示驱动电路做在一块电路板上的整体结构的，下面的两个图我们可以看到区别。面板、后壳其实是一个塑料罩壳，面板上对应灯珠位置开有孔，以使灯珠漏出头，后壳上有用于安装的螺丝孔或磁柱，使模块便于组装。模块的前面灌有显示屏专用的防水胶。

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大型室外全彩屏所用箱体通常由若干个模组+机箱+风扇+电源组成

4、LED显示屏屏体：

将单元板/模组/箱体按一定方式拼接在一起，加上控制卡/控制系统、电源和框架等就构成为LED显示屏。

5、点距：

就是2个像素点之间的距离。主要是取决于观看者的距离。通常点距的概念用于室外屏，有P6、P7.62、P8、P10、P12、P16、P20等，以毫米mm为单位。室外屏观看距离一般在30米内，采用不大于P16（16mm）的模组。点距越密，显示出来的字笔画越细腻，单位面积像素点越多，显示屏成本越贵。

6、扫描方式：

通常对于室外屏模组还有一个扫描方式的问题。

扫描方式决定了模组之间连接的形式，扫描方式有1/16、1/8、1/4、1/2、静态这几种。因为LED显示屏是逐行刷新显示的，扫描方式也就决定了显示刷新的方式，如1/16就是每次刷新1行，16行为一个扫描周期，需ABCD四个信号控制；1/8就是每次刷新1行，8行为一个扫描周期，需ABC三个信号控制；其它依次类推。假如采用相同的LED灯，1/16扫的亮度要比1/8低，静态（1/1）的亮度是最高的。户内的屏一般采用1/16扫，户外和半户外的一般采用1/16或者1/8。对于放置在屏经常受到猛烈阳光照射的环境，就最好用1/4扫描。

四．LED显示屏的两种常规组装方式

1、框架结构

   在屏幕较小时，是在工厂组装成整屏；屏幕较大时，按单元板发货。由工程人员在现场组装。组装时，先将单元板和电源分别固定在板筋背条上，进而拼装成屏体。

2、箱体结构

   箱体与箱体之间采用秘密窃取的方法定位销定位、锁紧机构拉紧，都能使安装更加精密、准确，保证箱体上下、左右之间的LED间距在实际误差要求范围之内，从整体上保证了整个屏体的显示效果。

五．LED显示屏显示原理

下面是一个8x8的点阵LED结构

从图上看，8X8 点阵共需要64 个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行置高电平，某一列置低电平时，则相应的二极管就亮。
    将许多这样的模块组合在一起，就是我们通常说的单元板/模组，而驱动其显示需要显示驱动电路和诸如单片机之类的智能控制芯片。通常我们的单元板/模组是带有显示驱动电路的，我们还需要带有单片机的控制卡才能将我们所需要显示的文字/图形显示在屏幕上。

电路原理图示如下：

六．单元板/模组认识

室内屏、室外屏、全彩屏等其显示原理都是一样的，而最大的区别就在于显示板的不同，下面我们分别来认识不同的显示单元板/模组。

  1、室内单元板：

2、半户外模组：

3、全户外模组：

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七．显示板芯片简介

认识显示板元件工作原理也是对于组装和维修的基础

 驱动芯片主要是74HC595  74HC245/244  74HC138   4953。

74HC245的作用：信号功率放大

  单元板/模组是由多块串接在一起的，而控制信号是比较弱的，在信号传递过程中需要将它的功率进行放大

第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。

第2~9脚“A”信号输入输出端，A1=B1、、、、、、A8=B8，A1与B1是一组，假如DIR=“1”G=“0”则A1输入B1输出，其它类同。假如DIR=“0”G=“0”则B1输入A1输出，其它类同。

第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不再描述。

第19脚G，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。

第10脚GND，电源地。

第20脚VCC，电源正极。

74HC138的作用：八位二进制译码器

   74HC138的作用是用来选择显示行，一个74HC138可以选择8行中的一行，所以单元板/模块上有2块74HC138，这样就可以在16行中选择1行显示

第8脚GND，电源地。

第15脚VCC，电源正极

第1~3脚A、B、C，二进制输入脚。

第4~6脚片选信号控制，只有在4、5脚为“0”6脚为“1”时，才会被选通，输出受A、B、C信号控制。其它任何组合方式将不被选通，且Y0~Y7输出全为“1”。

      通过控制选通脚来级联，使之扩展到十六位。

 例：G2A=0，G2B=0，G1=1，A=1，B=0，C=0，则Y0为“0”Y1~Y7为“1”，详情见真值表。

74HC595的作用：LED驱动芯片，8位移位锁存器

   用于驱动显示列，每片74HC595可以驱动8列，多片74HC595串接
在一起，串行列数据信号RI（DATA）、锁存信号STB、串行时钟信号CLK都在这个芯片上

第8脚GND，电源地。

第16脚VCC，电源正极

第14脚DATA，串行数据输入口，显示数据由此进入，必须有时钟信号的配合才能移入。

第13脚EN，使能口，当该引脚上为“1”时QA~QH口全部为“1”，为“0”时QA~QH的输出由输入的数据控制。

第12脚STB，锁存口，当输入的数据在传入寄存器后，只有供给一个锁存信号才能将移入的数据送QA~QH口输出。

第11脚CLK，时钟口，每一个时钟信号将移入一位数据到寄存器。

第10脚SCLR，复位口，只要有复位信号，寄存器内移入的数据将清空，显示屏不用该脚，一般接VCC。

第9脚DOUT，串行数据输出端，将数据传到下一个。

第15、1~7脚，并行输出口也就是驱动输出口，驱动LED。

4953的作用：行驱动管，功率管

    每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行

其内部是两个CMOS管，1、3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态。

TB62726的作用：LED驱动芯片，16位移位锁存器

  有些单元板/模组使用TB62726代替74HC595，一片TB62726可以驱动16列，仅此而已

第1脚GND，电源地。

第24脚VCC，电源正极

第2脚DATA，串行数据输入

第3脚CLK，时钟输入

第4脚STB，锁存输入

第23脚输出电流调整端，接电阻调整

第22脚DOUT，串行数据输出

第21脚EN，使能输入

其它功能与74HC595相似，只是TB62726是16位移位锁存器，并带输出电流调整功能，但在并行输出口上不会出现高电平，只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB62726与5026的引脚功能一样，结构相似。

八．控制信号与显示接口

控制信号的总结：

CLK时钟信号：提供给移位寄存器的移位脉冲，每一个脉冲将引起数据移入或移出一位。数据口上的数据必须与时钟信号协调才能正常传送数据，数据信号的频率必须是时钟信号的频率的1/2倍。在任何情况下，当时钟信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。

STB锁存信号：将移位寄存器内的数据送到锁存器，并将其数据内容通过驱动电路点亮LED显示出来。但由于驱动电路受EN使能信号控制，其点亮的前提必须是使能为开启状态。锁存信号也须要与时钟信号协调才能显示出完整的图象。在任何情况下，当锁存信号有异常时，会使整板显示杂乱无章。

EN使能信号：整屏亮度控制信号，也用于显示屏消隐。只要调整它的占空比就
可以控制亮度的变化。当使能信号出现异常时，整屏将会出现不亮、暗亮或拖尾等现象。

RI数据信号：提供显示图象所需要的数据。必须与时钟信号协调才能将数据传
送到任何一个显示点。一般在显示屏中红绿蓝的数据信号分离开来，若某数据信号短路到正极或负极时，则对应的该颜色将会出现全亮或不亮，当数据信号被悬空时对应的颜色显示情况不定。

ABCD行信号：只有在动态扫描显示时才存在，ABCD其实是二进制数，A是最
低位营销管理，假如用二进制表示ABCD信号控制最大范围是16行（1111），1/4扫描中只要AB信号就可以了，因为AB信号的表示范围是4行（11）。当行控制信号出现异常时，将会出现显示错位、高亮或图像重叠等现象。

单元板/模组上显示接口：

   显示接口是用用于连接控制卡和单元板/模组之间连接，已将控制信号传递。

由于存在不同的扫描方式，也就有不同的接口，使用得最多的是08接口，12接口和04接口。不同的接口主要是信号线的排列顺序不一样，原理是一样的。

  室内屏多用08接口，室外屏所采用接口非常杂乱，使用12接口的较多，但12接口也不是户外屏的唯一接口。选择控制卡和单元板/模组时，应尽量选择接口一致的，若买到了不一致的接口，也可以根据学到的原理进行改线。

1、单元板：

单元板是LED的显示核心部件之一，单元板的好坏，直接影响到显示效果的。

户内条屏常用的单元板规格有（参数）例：
   Φ3.75; 64点宽x16点高; 1/16扫; 户内亮度; 单红/红绿双色
参数解释：
   发光直径：指的是发光点的直径，室内屏有Φ5mm、Φ3.75mm、Φ3mm。
   单元板大小：64x16 即64列16行，可显示16x16点阵汉字1行4个
   1/16扫：单元板的控制方式。
   户内亮度：指LED发光点的亮度，户内亮度适合白天需要靠日光灯照明的环境。
   颜色：单红，最常用，价格也最便宜。双色一般指红绿，价格高。

假如你想做一个128x16点的屏幕，只需要用2个单元板串接起来就可以了。这样就可以显示16x16点阵汉字1行8个，以此类推。能够支持多少汉字的显示是由控制卡决定的。

2、电源：

由于LED显示屏幕属于精密电子设备，所以要采用开关电源，不能采用变压器。一般采用的开关电源是220V输入，5V直流输出，功率根据需要选取。对于1个单红色户内64x16的单元板，全亮的时候，电流为2A。推理出，128x16双色的屏幕全亮的时候，电流为8A，所以应该选择5V/10A的开关电源。

3、控制卡：

生产控制卡的厂家很多，控制卡的功能大同小异，可根据易使用、服务好、价格优的原则选择。下面这块控制卡可以控制1/16扫的256x16个点的双色屏幕。该控制卡属于异步卡，就是说，该卡可以断电保存信息，不需要连接PC都可以显示储存在里面的信息。
    采购单元板和控制卡的时候，应注意接口的一致，常用的接口16PIN 08接口，其它接口还有12接口、04接口等。

解释：
ABCD为行选信号
STB(LT)为锁存信号
CLK(CK)为时钟信号
R1，R2，G1，G2为显示数据（组成16行时用到R1、G1，组成32行时，下
   面16行用到R2、G2），若是单色只需要R信号，双色时才用到G信号
EN为显示使能，
N为地（GND）

确认单元板和控制卡的接口一致，就可以直接连接了。假如不一致，就需要自行制作转换线（转换一下线的顺序）

4、连线：

分为数据线，传输线，和电源线。数据线用于连接控制卡和LED单元板的排线，传输线用于连接控制卡和电脑。电源线，就是用来连接电源和控制卡，电源和LED单元板。连接单元板的电源线的铜芯直径不小于1mm（毫米）

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第4步：连接RS232数据线，将做好的数据线一头连接电脑的DB9串口，另一头连接控制卡，将DB9的5脚（棕）连接到控制卡的GND，将