一、設(shè)計思想
LED發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類型。按照發(fā)光燈強度又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈、超高亮度發(fā)光燈等。這種單個的發(fā)光燈適宜用做指示燈，如電源指示、電路狀態(tài)指示燈，進而對能夠轉(zhuǎn)變成電信號的各種物理量進行指示。也可以用多個LED發(fā)光燈組成固定的字符或圖形進行顯示，如大型劇場會堂的出入口及洗手間的顯示。
和很多應(yīng)用術(shù)語一樣，LED圖文顯示屏并沒有一個公認的嚴格的定義，一般把顯示圖形和/或文字的LED顯示屏稱為圖文屏。這里所說的圖形，是指由單一亮度線條組成的任意圖形，以便于不同亮度（灰度）點陣組成的圖像相區(qū)別。圖文顯示屏的主要特征是只控制LED點陣中各發(fā)光器件的通斷（發(fā)光或熄滅），而不控制LED的發(fā)光強弱。LED圖文顯示屏的外觀可以做成條形，叫做條形圖文顯示屏（簡稱條屏），也可以按一定高度比例做成矩形的平面圖文顯示屏。其實條屏只不過是其寬度遠大于高度的平面顯示屏，在顯示與控制的原理上并無區(qū)別。
不論顯示圖形還是文字，都是控制與組成這些圖形或文字的各個點所在位置相對應(yīng)的LED器件發(fā)光。通常事先把需要顯示的圖形文字轉(zhuǎn)換成點陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的圖文顯示屏來說，每個LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位（1bit），在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位填1，否則填0。當(dāng)然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時可行的。這樣依照所需顯示的圖形文字，按顯示屏的各行各列逐點填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構(gòu)成一個顯示數(shù)據(jù)文件。顯示圖形的數(shù)據(jù)文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機通用的字庫字模。組成一個字的點陣，其大小也可以有16×16、24×24、32×32、48×48等不同規(guī)格。
用點陣方式構(gòu)成圖形或文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設(shè)計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而采用點陣式圖文顯示屏顯示經(jīng)常需要變化的信息，是非常有效的。
圖文顯示屏的顏色，有單色、雙色、和多色幾種。最常用的是單色圖文屏。單色屏多使用紅色或橘紅色或橙色LED點陣單元。雙色圖文屏和多色圖文屏，在LED點陣的每一個“點”上布置有兩個或多個不同顏色的LED發(fā)光器件。換句話說，對應(yīng)于每種顏色都有自己的顯示矩陣。顯示的時候，各顏色的顯示點陣是分開控制的。事先設(shè)計好各種顏色的顯示數(shù)據(jù)，顯示時分別送到各自的顯示點陣，即可實現(xiàn)預(yù)期效果。每一種顏色的控制方法和單色的完全相同，因此掌握了單色圖文顯示屏的原理，雙色屏和多色屏就不難理解了。
為了吸引觀眾增強顯示效果，可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。這里所說的“靜態(tài)顯示模式”不同于靜態(tài)驅(qū)動方式。與靜態(tài)顯示模式相對應(yīng)，就有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的圖文都是能夠動的。按照圖文運動的特點又可以分為閃爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。產(chǎn)生不同顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調(diào)整行號，可以使顯示圖文產(chǎn)生上下平移；而順序調(diào)整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達到左右平移的目的；同時調(diào)整行列順序，就能得到對角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應(yīng)的算法。不過當(dāng)算法太復(fù)雜，太浪費時間的話，也可以考慮預(yù)先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲備用。刷新的時間控制，要考慮運動圖形文字的顯示效果。刷新太慢，動感不顯著；刷新太快了，中間過程看不清。一般刷新周期可控制在幾十毫秒范圍之內(nèi)。
二、系統(tǒng)硬件設(shè)計
由于圖文屏的控制電路采用單片機方案，控制功能的實現(xiàn)應(yīng)在硬件和軟件兩
方面進行折中。單片機及相應(yīng)軟件，主要負責(zé)存儲(或生成)顯示數(shù)據(jù)、安排控制信號的定時與順序、上位機進行通信等。但是單片機的接口數(shù)量少，驅(qū)動能力不強，必須擴展一定的硬件電路，才能滿足顯示屏的需要。硬件電路大體上可以分成微機本身的硬件、顯示驅(qū)動電路、控制信號電路三部分。
控制電路部分包括一個51CUP和一些外圍電路。在整個電路當(dāng)中此控制電
路部分相當(dāng)于一個上位機，它負責(zé)控制整個電路以及相應(yīng)的程序的運行、與PC機的串行通訊、以及給屏體電路部分發(fā)送命令。智能顯示屏體電路部分它包括一個51CPU及其一些外圍電路，用來通訊的MAX232接口電路，一個具有一個8bit串入并出的移位寄存器和一個8it輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨立的。另外還有74LS165、點陣顯示屏體、以及它的行和列的各個驅(qū)動電路。由于兩部分的電路在制板時可以放到一起，所以可以將其字庫放到控制電路部分使用串行通訊方式來與屏體電路部分進行數(shù)據(jù)和命令的傳送。
此顯示電路采用掃描方式進行顯示時，每行有一個行驅(qū)動器，各行的同名列
共用一個列驅(qū)動器。由行譯碼器給出的行選通信號，從*行開始，按順序依次對各行進行掃描(把該行與電源的一端接通)。另一方而，根據(jù)各列鎖存的數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的列驅(qū)動器是否將該列與電源的另一端接通。接通的列，就在該行該列點燃相應(yīng)的LED；未接
