介紹了雙基色LED顯示屏的掃描原理、掃描電路及其調整方法。分析了掃描電路驅動74HC595的技術參數及工作狀態，給出了3個公司的74HC595的技術參數表，并對參數進行了分析。
關 鍵 詞：LED顯示屏；數據通訊；顯示模塊
1 引 言
        目前，雙基色發光二極管（ＬＥＤ）顯示屏的生產制造數量比較多，其技術也相對成熟。各個企業制造的顯示屏的結構、原理基本相似，有些專業生產顯示多媒體卡，因此，提高顯示屏的技術性能、降低成本是各個企業競爭的關鍵所在。現在，市場上銷售的ＬＥＤ顯示屏的價格基本相同，但是，不同的企業生產的顯示屏的質量不同，其原因是多方面的，主要有：①ＬＥＤ顯示模塊的質量、亮度、亮度均勻性、封裝等技術；②數據的通訊傳送方式，抗干擾能力；③顯示掃描電路電流的多點調整，控制每一點的電流。經過多點調整的顯示屏不僅均勻性比較好，而且顯示圖像的亮度、顏色效果更好，專用顯示掃描電路具有比較好的顯示效果，但是價格相對較貴。
現在，市場上銷售的ＬＥＤ顯示屏是很多企業利用相同的設計技術、方法、顯示模塊生產的，但其性能差別比較大。顏色配比的不同，產生圖像效果差別就很大；模塊的掃描頻率、工作電流既影響亮度，又涉及到使用壽命等問題。因此，正確地確定各項技術參數是制造顯示屏的關鍵所在，也可以說是顯示屏技術經驗的體現。
2 顯示掃描原理
       各個企業制造的ＬＥＤ顯示屏的控制結構有所不同，但是，顯示屏的顯示掃描電路基本相同。雙基色ＬＥＤ顯示屏的顯示掃描電路如圖１所示。在圖１中，ＩＣ１、ＩＣ２是數據鎖存器電路７４ＨＣ５９５，分別鎖存紅色、綠色數據，它們的性能是：①串行輸入８位并行輸出；②數據鎖存、數據清除功能；③輸出具有比較強的驅動能力。電阻ＲＰＢ１、ＲＰＢ２是限流電阻，根據顏色和模塊的亮度來選擇他們的數值。ＭＬ１是雙色ＬＥＤ顯示模塊，共有８行Ｘ８列＝６４個ＬＥＤ，其中，８個引腳是紅色信號輸入端，８個引腳是綠色信號輸入端，８個引腳是行控制輸入端，共有２４個引腳。三極管 Ｑ０，Ｑ２，…Ｑ７是行選通、驅動作用。ＩＣ３是３－８地址譯碼電路７４ＨＣ１３８，８個選通輸出端分別控制相應的行。圖中電路是顯示屏的原理電路，其數據傳送方式是數據傳送與行信號異步進行：首先，同時傳送８位紅、綠顏色數據到電路ＩＣ１、ＩＣ２并將數據鎖存，然后再傳送行控制信號點亮一行ＬＥＤ，接下來重復上述操作，只是行信號移至下一行，依次到第八行為止，即是一次完整的掃描過程。
        顯示掃描電路板的設計要求具有比較低的生產成本，因此，許多企業都設計成雙面電路板，這樣可以節省約三分之一的電路板成本。在顯示模塊的相應尺寸范圍內，要安放上圖中的全部元器件，其對應的雙層印刷電路板編制具有較大難度，所以ＩＣ１電路特別適合點陣掃描原理的ＬＥＤ顯示模塊的驅動。顯示掃描電路都是采用串行方式傳送數據，這樣既可以節省電路板的位置，又適合顯示屏與計算機之間的數據傳送。
3 工作狀態分析
        顯示掃描電路的原理是動態掃描方式，不能靜態測量其工作電流，因此，要計算出工作電流，就要分析動態參數。圖２是一個ＬＥＤ的工作電路圖。電路中Ｑ８是驅動電路，正端接電源，控制端接７４ＨＣ１３８的輸出，輸出端接ＬＥＤ發光二極管Ｄ，與限流電阻連接，電阻接７４ＨＣ５９５的數據輸出端。ＬＥＤ的點亮方式是：控制７４ＨＣ１３８的片選信號無效，為不選通，之后７４ＨＣ５９５輸出電平，低電平為點亮信號，再選通７４ＨＣ１３８，控制輸出選通信號，此時，有電流Ｉ０從Ｑ８輸出，流過Ｄ、Ｒ１后，進入７４ＨＣ５９５的數據輸出端。
        在圖中，Ｖａｂ是加在ＬＥＤ上的電壓，紅、綠色高亮度發光二極管的壓降均約２～３Ｖ，Ｖｂｃ是加在限流電阻兩端上的電壓，通過調節限流電阻的數值，就可以改變電路的工作電流Ｉ０，當電阻Ｒ１＝０時，電路依靠７４ＨＣ５９５的輸出有源電阻作為限流電阻。
在掃描電路中可以看出，電路結構比較簡單，合理地調整各個部分工作參數就能夠使電路工作在最佳狀態。在選擇電路時，還要準確掌握各個公司電路的性能，以及之間的技術參數的差別。不同型號的器件技術參數也有所區別，表１是７４ＨＣ５９５的技術參數，表中給出了Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕ－ｍｅｎｔｓ，ＳＴ，ＰｈｉｌｉＰｓ公司的７４ＨＣ５９５的技術參數。在表中可以看出不同的公司生產的電路略有不同，因此，一塊顯示屏盡量要使用同一公司的電路器件，以免由于參數的差別影響顯示屏的顯示效果。
        在表１中，Ｉｉｋ為輸入尖峰脈沖電流，Ｉｏｋ為輸出尖峰脈沖電流，Ｉ０為連續輸出電流，Ｖｃｃ為最高供電電壓，ｆｍａｘ表示在２５℃時的最大工作頻率（隨著負載電容的不同，工作頻率也不同），ｔａ為工作溫度。表中元件ＳＮ７４ＨＣ５９５、Ｍ７４ＨＣ５９５、７４ＨＣ５９５對應公司是Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＳＴ，Ｐｈｉｌｉｐｓ。
4 亮度和顏色的調整
4.1 亮度和顏色的調整
        制造大屏幕時，首先要按照亮度指標選擇ＬＥＤ或者顯示模塊，其次是根據選擇的產品紅、綠、藍顏色的亮度比來確定哪一種顏色為基準，一般是將亮度比例低的一種作為亮度基準，當基準的一種已經達到最大亮度時，調整另外一種（雙色）或兩種（全彩）。顯示屏幕是雙色時，大多數情況下以綠色為基準，調整紅色二極管的工作電流。一般是降低工作電流，以平衡顏色黃色為調整標準，這樣就要減小整個顯示屏幕的亮度。顯示屏的顏色調整至最佳平衡狀態，則會使屏的亮度降低。如果顯示屏幕為了達到亮度要求，將每一種顏色都達到最大的亮度，那么就失去了顏色的平衡，例如：雙色屏幕的黃顏色偏紅，或者偏綠。
        ＴＴＬ輸出低電平約為０．４Ｖ，若作灌電流輸入，正常的最大灌入電流為３５ｍＡ，當超過此電流時，輸出低電平升高，隨著電流的增加，輸出低電平不斷升高，即有輸出電壓大于０．４Ｖ電路仍工作正常。在顯示掃描電路中，工作電流為２０ｍＡ可以滿足控制紅色的要求，因為紅色ＬＥＤ的亮度比較高；綠色ＬＥＤ的工作電流要高于２０ｍＡ，電流約在３０～５０ｍＡ之間，此時，７４ＨＣ５９５的輸出電壓也要增加，其原因是７４ＨＣ５９５有輸出電阻，而且是非線性變化。
4.2 掃描頻率調整
        掃描電路以動態掃描、靜態驅動的方式工作。顯示屏的掃描頻率受到顯示模塊結構的限制，每個模塊有８×８個ＬＥＤ，整個顯示屏模塊的行數據全部串聯，更新一次數據時間比較長，當掃描頻率為１００Ｈｚ時，整屏的亮度就會降低。若降低屏的掃描頻率，顯示亮度降低。實驗證明，描掃頻率與顏色的關系比較小。
5 結論
        經過對雙色ＬＥＤ顯示屏的設計和分析，有效地調整了電路的技術參數，得到比較好的顯示效果。事實證明，合理地分析電路的技術特性，使電路處于最佳的工作狀態，將能達到理想的顯示效果。選擇不同公司的７４ＨＣ５９５電路，顯示效果有區別，在一塊顯示屏中，盡量要選擇相同的電路，避免由電路參數不同影響顯示效果。
        顯示屏的設計和制造的重要條件是生產成本，因此，在選擇元器件的過程中，在滿足要求的情況下，選擇價格低的。在本文的技術設計和分析的基礎上，將顯示屏的電路調節到最佳效果，制造出性能／價格比高的顯示屏，具有市場競爭力