什么是LED矩阵？LED点阵显示类型及工作原理

什么是LED矩阵（Led Matrix）？LED矩阵是一种大显示屏、低分辨率值的点阵，可用于工业或商业显示屏以及爱好者人机界面机器。它包含一个二维二极管矩阵，其中阴极按行连接，阳极按列连接。在LED矩阵中，可以通过控制每对列或行二极管的电流来单独控制每个LED矩阵。

LED矩阵是非常流行的矩阵，通过显示信息，允许静态和动画图像和文本。LED矩阵如图所示。

主要类型

用于工业和商业用途的LED矩阵有很多种类型，下面将介绍其中一些比较常见类型的结构。

• 8*8点阵
• 5*7点阵
• 128*16两排
• 128*32四排
• 128*64八排

8*8点阵

在点阵中，多个二极管按行和列连接在一起，这样做是为了最大限度地减少驱动点发光二极管所需的引脚数量。假设在8*8点阵中有64个I/O引脚用于显示每个二极管像素。为了制作8*8点阵，所有阳极在R1至R8行中连接在一起。类似地，阴极在C1至C8列中连接在一起，通过这样做，所需的I/O引脚数量减少了16个，如下所示：

根据该图，每个LED都按其行号和列号寻址。如果R5拉高，C4拉低，则第五行第四列的LED为高电平，同样也可以通过扫描每行每列来显示其特性。

5*7点阵

一个5*7的LED矩阵有5行7列的发光二极管，这些发光二极管连接在一起，如下所示。根据图中我们要显示一个字母单词A，那么首先可以将C1列拉高并通过阻挡其他列的地面路径来拉低它们。现在C1被拉高，需要打开该列R2到R7行的LED。这是通过向这些行施加正向偏置电压来完成的。接下来选择C2列并取消选择另一列，并在R1和R5上施加正向偏置电压，依此类推。

点阵的构建

如果你想制作自己的原型显示器，则该显示器的构造非常简单，只需将二极管焊接在Vero板或预制的双面板或单面板上即可。假设我们想要构造一个上面的8*8点阵显示器原型，那么需要64个发光二极管。

让后将这些二极管焊接在舷外或单面板上。将一个二极管的正端连接到二极管的另一正端以形成行，类似地通过连接每个二极管的正端来形成8行。一个二极管的负端连接到另一个二极管的负端。为了制作该显示器的列，类似地，通过连接每个二极管的负端来制作8列。

带微控制器的点阵接口

点阵显示器由行和列组成，在这些行和列中LED相连。这些可以根据需要打开或关闭，但这只能通过微控制器来完成。在这里，我们将pic微控制器与点阵显示器连接起来，如下图所示：

从上图中我们可以看出，单片机的各个端口引脚都可以直接驱动每一行或每一列的点阵显示。为了驱动点阵显示器的列线，微控制器需要额外的电路。AT89S51微控制器是一款高性能、低功耗CMOS 8位微控制器，具有4k字节可编程闪存。该设备采用Atmel的高密度非易失性存储器技术制造。这与行业标准80C51指令兼容。

该微控制器由4个端口和32个I/O线组成。这里点阵显示的行连接到端口1，列连接到端口2。但是列连接了额外的IC ULN2003A。这是一个带有达林顿对晶体管阵列的高压（50V）大电流（每通道500mA）。该芯片有七个通道，带有单独的钳位输出二极管。这是一个高电平有效器件，这意味着必须在输入侧施加逻辑高电平，以使交叉输出为高电平。输入引脚用1B、2B、3B、4B、5B、6B和7B表示，而交叉输出引脚用1C、2C、3C、4C、5C、6C和7C表示。为了显示字母，需要一个适当的代码，该代码被烧录到微控制器中以打开和关闭交叉发光二极管。

主要应用

LED矩阵显示器是用于显示机器、铁路发车指示器、时钟以及许多其他需要非常低分辨率的简单显示的设备上的信息的设备，这些显示器有不同的分辨率。一些比较常见的应用包括：

• 电视机：点阵显示器用于家用电视机中，用于显示电视观看画面、频道视图和扬声器视图。
• 电脑显示器：在计算机显示器中，点阵显示器用于显示数据、图片和CPU发送的所有内容。
• 头戴式显示器：点阵显示器用于军事、政府（消防、警察等）民用和商业用途的头部监视器显示装置。
• 广播参考监视器：用于广播参考监视器，基本上是显示不同视频的视频监视器。
• 医疗监视器：用于具有观察病情情况显示装置的医疗设备。

主要优点

• 更加高效，因为现在能够输出135流明/瓦。
• 如果安装正确，其使用寿命可达近50,000小时。
• 之所以称为固态照明，是因为它采用固态材料制成，没有灯管，灯泡的灯丝不会断裂。
• 它是环保的，因为它不含汞或任何其它有害物质。
• 它的亮度和颜色可以轻松控制。
• 不像荧光灯等其他光源那样具有褪色效果。
• 即使零温启动，温度也很低。

主要缺点

• 从成本来看，其每瓦流明的价格目前比其他传统显示器更昂贵
• 它的性能完全取决于设计参数，因此其设计要获得良好的性能有点困难。
• 当与微控制器交互时，就需要一个优秀的工程师来编写代码，因为它的代码不可能每个人都知道。
• 为了操作LED，每次都需要恒定的电流和电压，有时这会变得很困难。

LED矩阵和LED有什么区别

LED是一种发光二极管，可以将电能转换为可见光。它是一种半导体器件，具有小巧、高效、长寿命等特点。LED广泛应用于各种照明、显示和指示应用中。

LED矩阵是由多个LED组成的矩阵结构。它通常采用行列的方式排列，每个LED在矩阵中占据一个位置。LED矩阵可以有不同的尺寸和配置，例如8x8、16x16等，表示行和列的数量。

区别如下：

1. 结构：LED是单个发光二极管，独立存在，可以单独使用。LED矩阵是多个LED按照矩阵形式排列组合而成的，多个LED通过电路连接在一起，共同形成一个整体。

2. 功能：LED可以单独使用，发出固定的光。LED矩阵则可以通过控制电路来控制每个LED的亮灭状态，以形成特定的图案、字符或动态效果。

3. 应用：LED可以用于指示灯、背光等简单的应用场景。LED矩阵通常用于数字显示器、文本显示、图形显示等需要多个LED同时控制的复杂应用场景。

4. 控制：LED通常通过单个引脚控制电流和亮度。LED矩阵则需要通过多个引脚以行列方式进行控制，可以使用驱动芯片或者外部控制器来管理矩阵中的LED。

总之，LED是单个发光二极管，LED矩阵是由多个LED组成的矩阵结构，并且可以通过控制电路来控制每个LED的亮灭状态。LED矩阵可以实现更复杂的显示效果和图案。