从5.3.1节可知,LED 显示屏通常由LED 显示模块拼装而成。显示屏的功能是不断动态地显示图像帧——整幅图像。所显示的图像在不断刷新中,每秒刷新的帧数称为刷新频率,这与计算机显示屏或电视屏幕的工作过程相同。只要刷新频率足够高,利用人眼视觉滞留属性,观众就能看到稳定的图像或视频。高的刷新频率就意味着大的数据量,实时视频的传输数据量通常是很大的。若刷新频率不够高,则在显示动态变化的内容时,图像会闪烁。由于屏幕是由模块构成的,因此,每一帧图像事实上将被分割成每个模组对应位置上所要显示的内容,并在该模组上显示。如果把每个模块理解成构成原始LED 大屏上的一个个小屏,它们所要显示的内容也可称为模块帧。全部模块帧合成图像帧。所以,只要每个模组各司其职,同步显示各自模块帧内容,就能实现图像帧的完美呈示。更进一步地,各模块又是由LED 像素所组成的,因此该模组上所要显示的内容又分解成了每个像素点上所要显示的内容。一个像素上需要显示的是什么呢?如果是单色屏,只要显示亮/灭状态；如果是彩色屏,则要精确控制红、绿、蓝混色以产生恰当的色调与亮度。可见,LED 显示屏的显示控制过程是由三个过程实现的：屏幕帧、模块帧及像素数据。

在实际应用中,模块中会带有显示控制器,称为显示驱动。显示驱动通常包含某种类型的智能器件,如单片机或PLC 等,它将接收上层控制系统以期望的刷新速率发送来的显示内容,根据显示内容控制每个像素上LED 的亮度。关于LED 显示屏的驱动,下一章将详细讨论。这里给出具体的例子来说明模块是如何显示内容的。

如图5.7所示,若要在16×16单色显示屏(模块)上显示“我”这个汉字,只需要将对应位置的LED 灯珠点亮,对于字符显示,每个字符对应的亮灭模式称为字模,于是每个字都会有字模,汉字“我”的字模编码为{0x0440,0x0E50,0x7848,0x0848,0x0840,0xFFFE,0x0840,0x0844,0x0A44,0x0C48,0x1830,0x6822,0x0852,0x088A,0x2B06,0x1002}。这里,编码采用16进制,显示按照由上而下的顺序进行,翻译为二进制后,编码为“1”处的灯珠被点亮,为“0”处的灯珠熄灭。当该显示模块接收到上层(屏幕控制系统)发来的内容,要求显示这些数据所代表的图像模式,显示驱动就能解释这些数据,并点亮或熄灭对应的像素点上的LED 灯珠,呈现出图示的效果。

图5.7　LED 显示模块的字符显示(www.daowen.com)

具体到每一个灯珠的点亮过程,又是如何实现的呢?我们来看看这其中的机理。为了绘图方便,这里用8×8的单色显示屏来说明一下模块中LED 阵列是如何排列及怎样才能点亮或熄灭其中任何一个像素的。其他包含更多像素的模块的工作原理完全相同。图5.8所示的是8×8点阵LED显示模块的典型结构,可以看出64个像素被分成了8行,每行包含8个像素,每像素1个LED,为了简洁起见,图中用普通二极管的符号代替了。它们的阳极被连接在一起构成行线,像这种把一行像素的阳极连接在一起的结构,称为共阳结构；反之,若把阴极连在一起的结构,则称为共阴结构。

图5.8　8×8点阵LED 显示模块的典型结构

从图中不难发现,如果我们要求只点亮(4,5)上的一个像素(即位于第4行第5列上的像素),只要在第4行上加高电平,而在第5列线上加低电平,其他行不加电或其他列不接地即可。当然,根据之前关于LED 发光的讨论,还需要控制一下流过的电流。看上去似乎不错。但是若要求同时点亮(2,3)与(4,5),其他熄灭,又会是什么情形呢?若在行2与行4上加高电平,在列3与列5上加低电平,所得的结果并非我们想要的,被点亮的不只是(2,3)与(4,5),还有(2,5)与(4,3)。这就涉及LED 屏的扫描问题。