摘 要 ：介绍 了双基 色 LED显示屏 的扫描 原理 、扫描 电路 及其 调整 方法 。分 析 了扫描 电路 驱 动 74HC595的技 术参 数及工作 状态 ，给 出了 3个公 司的 74HC595的技术 参数表 ，并 对参 数进 行 了分 析。 

关 键 词 ：LED显 示屏 ；数据 通讯 ；显示模块

1 引 言 

目前 ，双 基 色 发 光 二 极 管 (LED)显 示 屏 的生 产制造数量 比较多 ，其技术也相对成 熟。各个企 业 制 造 的显 示屏 的结构 、原 理基 本 相 似 ，有些 专业 生产 显示多媒 体卡 ，因此 ，提高 显示屏 的技术性 能 、降低成本是各个企业竞争的关键所在 。现在 ， 市场上销售 的 LED显示 屏 的价 格 基本 相 同 ，但 是 ，不 同的企业生产的显示屏 的质量不 同，其原因 是多方面的，主要有 ：①LED显示模块 的质量 、亮 度、亮度 均匀性 、封装等技术 ；②数 据的通讯传送 方 式 ，抗 干 扰能 力 ；③显 示 扫描 电路 电流 的多 点 调 整 ，控 制 每 一 点 的 电 流 。经 过 多 点 调 整 的 显 示 屏 不仅均匀性 比较好 ，而且显示 图像的亮度 、颜色效 果 更 好 [1]，专 用 显 示 扫 描 电路 具 有 比较 好 的 显 示 效果[2]，但是价格相对较贵 。

现 在 ，市 场上 销 售 的 LED显 示 屏 是 很 多企 业 利用相 同的设计技术 、方法 、显示模块生产 的，但 其性能差别 比较大。颜色配 比的不 同，产生 图像 效果差别就很大 ；模块 的扫描频率 、工作电流既影 响亮度 ，又涉及到使用寿命 等问题 。因此，正确地 确定各项技术参数 是制造 显示屏 的关 键所在[3]， 也可 以说是技术经验的体现 。

2 显 示扫描原理

各 个 企业 制 造 的 LED 显 示 屏 的控 制 结 构 有所不 同，但 是 ，显示屏 的显示 扫描 电路基本相 同。 双 基 色 LED显 示 屏 的显 示 扫描 电路 如 图 1所示 。 在 图 1 中，ICl、IC2 是 数 据 锁 存 器 电 路 74HC595[ ，分 别 锁 存 红 色 、绿 色 数 据 ，它 们 的 性 能是 ：① 串行输入 8位并行 输 出；②数据锁存 、数 据 清 除功 能 ；③ 输 出具 有 比较 强 的驱 动 能 力 。 电 阻 RPB 、RPB2是 限流 电阻 ，根据颜 色和模块 的 亮度来选择他们的数值 。ML1是双色 LED显示 模块 ，共有 8行 ×8列 ：64个 LED，其中 ，8个引 脚是红色信号输 入端 ，8个引脚是绿 色信号输 入 端 ，8个 引脚 是行 控 制输 入 端 ，共有 24个 引脚 。 三极管 Qo，Q2，… ，Q7是行选通 、驱 动作 用。IC3 是 3-8地址译 码 电路 74HC138，8个选 通输 出端 分别控制相应的行 。图中电路是显示屏的原理 电 路 ，其数据传送方式是数据传送与行信号异 步进 行 ：首 先 ，同 时 传 送 8位 红 、绿 颜 色 数 据 到 电 路 IC。、IC2并将数 据锁 存 ，然后再 传送行 控制 信号 点亮一行 LED，接 下来重复上 述操作 ，只是行 信 号移至下一行 ，依次到第八行为止 ，即是一次完整 的 扫描 过 程 。

显示 扫描 电路板的设计要求具有 比较低 的生 产成 本 ，因此 ，许 多 企 业 都 设 计 成 双 面 电 路 板 ，这 样 可以节省约三分之一 的电路板成本 。在显示模 块 的相应 尺寸 范 围 内 ，要 安 放 上 图 中 的 全 部 元 器 件 ，其对应 的双层印刷 电路板编制具有较大难度 ， 所以 IC。电路 特别适合点 阵扫描原理 的 LED显 示模 块 的驱 动 。显 示 扫描 电路都 是 采用 串行 方 式传送数据 ，这样既可以节省电路板的位置 ，又适合 显示屏与计算机之间的数据传送 。

3 工作 状 态分析

显示 扫描 电路 的原理是 动态扫描方式 ，不 能 静态测量其工作 电流，因此 ，要计算 出工作 电流 ， 就要分析动态参数 。图 2是一个 LED的工作 电 路图。电路 中 Q8是驱动电路 ，正端 接电源 ，控制 端接 74HC138的输 出，输 出端接 LED发 光二极 管 D，与 限流电阻连接 ，电阻接 74HC595的数据 输出端 。LED 的点亮方式 是 ：控 制 74HC138的 片 选 信 号无 效 ，为 不 选 通 ，之 后 74HC595输 出 电 平 ，低 电平为点亮信号 ，再选通 74HC138，控制输 出选 通 信号 ，此 时 ，有 电流 Jo从 Q8输 出 ，流 过 D、 R。后 ，进 入 74HC595的数 据输 出端 。

在图中， 是 加在 LED上 的电压 ，红、绿 色 高亮度发光二极 管的压降均约 2～3V， 是加在 限流 电 阻两 端 上 的 电 压 ，通 过 调 节 限 流 电 阻 的数 值 ，就可以改变 电路的工作电流 Jo，当电阻 R。一0 时，电路依靠 74HC595的输 出有源电阻作 为限流 电阻 。

在扫描 电路 中可 以看出 ，电路结构 比较简单 ， 合理地调整各个部分工作参数就能够使 电路工作 在最佳状态 。在选择 电路 时，还要准确 掌握 各个 公司电路 的性能 ，以及 之 间的技 术参数 的差别 。 不 同型号 的器 件 技 术 参 数 也有 所 区别 ，表 1是 74HC595的技术参数 ，表 中给出了 TexasInstruments，ST，Philips公 司的 74HC595的技术参数 。 在表 中可 以看 出不 同的公 司生产 的 电路略 有不 同 ，因此 ，一块显示屏尽量要使用 同一公司的电路 器件 ，以免 由于参数 的差 别影响显示屏 的显示 效 果 。

在表 1中，J 为输入尖峰脉冲电流 ，J 为输 出尖峰脉 冲电流 ，J。为连续输出电流 ， 为最高供 电电压 ，， 。表 示在 25℃时 的最 大 工作 频 率 (随着 负 载 电容 的 不 同 ，工 作 频 率 也不 同)，t．为工 作 温 度。 表 中 元 件 SN74HC595、M74HC595、 74HC595对 应 公 司 是 TexasInstruments，ST， Philips。

4 亮度 和颜 色 的调 整

4．1 亮度 和颜 色 的调 整

制 造 大 屏 幕 时 ，首 先 要 按 照 亮 度 指 标 选 择 L． ED或者显示模块 ，其 次是根 据选 择 的产 品红 、 绿 、蓝 颜 色 的亮 度 比来 确定 哪 一 种 颜 色 为 基 准 ，一 般 是 将 亮度 比例 低 的一种 作 为 亮 度 基 准 ，当基 准 的一 种 已经 达 到 最 大亮 度 时 ，调 整 另 外 一 种 (双 色)或两 种 (全 彩)。显 示屏 幕 是 双 色 时 ，大 多数 情 况 下 以绿 色 为基 准 ，调 整 红色 二 极 管 的工 作 电流 。 一 般 是 降低 工 作 电流 ，以平 衡 颜 色 黄 色 为 调 整 标 准[5]，这样就要减小整个显示屏幕的亮度 。显示 屏 的颜 色调 整 至 最 佳 平 衡 状 态 ，则 会 使 屏 的 亮 度 降低 。如果显示屏幕为 了达到亮度 要求 ，将每一 种 颜 色 都达 到 最 大 的亮 度 ，那 么 就 失 去 了 颜 色 的 平衡 ，例如 ：双色屏幕的黄颜 色偏 红，或者偏绿。

TTL输 出低 电平约 为 0．4V，若 作灌 电流输 入 ，正 常的最大灌人电流为 35mA，当超过此 电流 时 ，输 出低 电平 升 高 ，随着 电 流 的增 加 ，输 出低 电 平不断 升高 ，即有输 出电压大 于 0．4V 电路仍工 作正常 。在显 示扫描 电路 中，工 作 电流为 20mA 可 以满足控制红色的要求 ，因为红色 LED的亮度比较 高 ；绿 色 LED 的 工 作 电 流 要 高 于 20mA，电 流约 在 30～ 50mA 之 间 ，此 时 ，74HC595的 输 出 电压也要增 加 ，其原 因是 74HC595有输 出电阻 ， 而且 是非 线 性 变 化 。

4．2 扫描 频 率 调整

扫描 电路 以动 态 扫描 、静 态 驱 动 的方 式 工 作 。 显 示 屏 的 扫 描 频 率 受 到 显 示 模 块 结 构 的 限 制[7]， 每 个模 块 有 8×8个 LED，整个 显 示屏 模 块 的行 数 据 全 部 串联 ，更 新 一 次 数据 时间 比较 长 ，当扫 描 频 率为 100Hz时 ，整屏 的亮度 就会 降低 。若 降低屏 的扫 描频 率 ，显 示 亮 度 降低 。实 验 证 明 ，描 扫 频 率 与 颜 色 的关 系 比较 小 。

5 结 论

经过对 双色 LED显示屏 的设计 和分析 ，有 效地调整 了电路 的技术参 数 ，得 到 比较好 的显 示 效果。事实证明 ，合理地分析电路的技术特性 ，使 电路处于最佳 的工作 状态 ，将能达 到理想的显示 效果。选择不 同公司的 74HC595电路 ，显示效果 有 区别 ，在 一 块 显 示 屏 中 ，尽 量 要 选 择 相 同 的 电 路 ，避免 由电路参数不同影响显示效果 。

显示屏 的设计 和 制造 的重 要条 件是 生产 成 本 ，因此 ，在选择元器 件 的过 程中 ，在满 足要求 的 情况下 ，选择 价格低 的。在本 文的技术设计 和分 析的基础上 ，将显示屏 的电路调 节到最佳效果 ，制 造 出性 能 ／价 格 比高 的显 示屏 ，具有 市 场竞 争 力 。