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解析LED顯示屏圖像驅動控制技術

時間:2016年01月22日 信息來源:不詳 點擊: 【字體:
LED顯示屏是目前色彩鮮艷、動態范圍廣、高亮度、壽命長、工作性能穩定的廣告屏幕之一,而電子產品是以單片機系統性能是該產品的品質重要決定因素之一。LED顯示屏的圖像顯示,是LED顯示屏所有環節最為主要的一個部分,圖像顯示的效果直接決定了LED顯示屏的質量。圖像的驅動設計在這里就處了決定性的作用。下面就TLC5902的驅動控制的技術方法進行分析。
1 TLC5902的主要特點
LED圖像顯示屏是具有灰度級顯示功能的器件,其中單色圖像LED顯示屏可產生帶深淺過渡的單色畫面。而多色圖像顯示屏由于每一種基色的灰度級均可單獨控制,因而可得到從白到黑的各種不同顏色的組合。這樣不僅可實現深淺過渡的效果,還可形成多種豐富的色彩。相對一般的LED圖文屏來說,LED圖像屏顯示的畫面更加生動逼真,因而在公共傳媒中具有更好的實用價值。
TLC5902是美國Texas Instruments公司生產的專門用于顯示灰度圖像的LED驅動芯片。該芯片驅動恒定電流的準確性為±1%,并具有工作狀態監控功能(WTD)及熱關斷(TSD)功能,它可在溫度超過極限時自動斷電,因而可保護發光管不受損壞。其較高的恒定電流準確性可以有效延長發光管的壽命,同時其TQFP100封裝也可使驅動板面積大為減少。TLC5902的主要特征如下:
●具有80mA×16bit或120mA×8bit的驅動能力與輸出位數;
●恒流輸出端的輸出電流0~40mA時,輸出為0.4V;而輸出電流為40~80mA時,輸出為0.7V;
●帶有8位脈寬調制256級灰度顯示;
●其32級輸出電流亮度調節功能,可用于調節各LED之間的亮度差;
●帶有WTD及TSD保護功能;
●帶有與時鐘同步的8位并行輸入,用于共陽極LED的驅動;
●電源電壓為4.5V~5.5V;
●最大數據傳輸速度為15MHz;
●最大灰度極時鐘頻率為4 MHz;
●環境溫度范圍為-20℃~85℃;
●采用HTQFP100腳封裝的引腳排列見。
2 灰度級控制
TLC5902內含16×8位移位寄存器和數據鎖存器,可用于對8位并行數據進行移位并鎖存16個8位數據。移位寄存器的輸入由數據輸入端DIN0~DIN7提供,移位溢出的數據則由DOUT0~DOUT7輸出,同時送到下一個芯片以形成多片級聯。ENABLE是移位寄存器的使能信號,DCLK是移位寄存器的移位時鐘。LATCH是數據鎖存器的鎖存信號,該端為高時傳輸數據;為低時,移位寄存器的輸出將被打入數據鎖存器。由于亮度控制數據和灰度控制數據都是從DIN0~DIN7輸入的,為了區別輸入數據的性質,可用RSEL作為移位寄存器鎖存器的輸入數據選擇信號。當RSEL為高時,移位寄存器鎖存器把輸入數據定義為亮度控制數據;而當RSEL為低時,則將其定義為灰度級控制數據。TLC5902芯片內有一個專用的8位灰度級計數器,可用來對灰度級計數時鐘GSCLK進行計數。另外還有一個16×8位的比較器,可用于對每一列鎖存的8位灰度級數據和8位GSCLK計數值進行比較,若兩者相等則停止輸出恒流,從而實現有效顯示時間的控制。16列的輸出可由16位恒流驅動器提供,MODF腳為高時輸出為16位方式,MODE為低時輸出為8位方式,恒流控制的參考電流可由IREF腳上的外接電阻來確定。
3 TLC5902的應用電路
LED圖像LED顯示屏的系統結構框圖,其中LED屏體點陣數為160列×80行,可顯示256級灰度的單色圖象,掃描方式采用1/16,顯示幀頻率為120MHz。當掃描控制器接收到顯示數據后,可產生各種顯示控制信號。從電路組成來看,它主要由可編程邏輯器件CPLD、本地時鐘晶振、數據存儲器RAM及用于存儲顯示單元參數和掃描控制器邏輯功能的EPROM等組成。該電路可以對接收到的數據進行分割、存儲、灰度掃描,并按特定的方式把數據輸出到顯示屏體以供驅動顯示。顯示控制單元選用TLC5902,其恒流輸出工作于16位方式。這樣,一片TLC9502可以控制16行、每行16列的顯示,該屏總共需要50片。
控制類度級的主要信號有輸入輸出數據(DIN0~DIN7、DOUT0~DOUT7、OUT0~OUT15)、輸出鎖存信號LATCH、移位時鐘DCLK、移位使能信號ENABLE、占空比控制時鐘GSCLK。這些信號線在一行結構內的連接。
可分為5行10列共50個16×16點陣模塊,當移位使能信號ENABLE為低時,8位灰度級顯示數據將從DIN7~DIN0并行輸入,并在DCLK移位時鐘脈沖的作用下打入芯片的移位寄存器,當移位16次后,數據將從該芯片的DOUT7~DOUT0輸出到下一芯片。一直串行移位160次就可完成第一行模塊中第一行數據的傳輸。依次類推,直到第5行模塊的第一行數據傳輸完成后,通過鎖存脈沖LATCH即可將各芯片移位到位的16列、每列8位顯示數據打入鎖存器,這時只要輸出控制信號BLANK為低,并給出同名行的行選通信號同時使輸出開放,各列即可開始輸出恒流,同時8位計數器開始對灰度級時鐘GSCLK進行計數,當計數值與該列所存儲的灰度值相等時,該列的恒流輸出結束,從而實現相應LED的顯示時間控制,即占空比控制。
根據各部分同名行的全部傳輸時間等于該同名行的顯示時間,可以得到行周期和點(列)周期的值,即行周期=幀周期/掃描方式的行數,點周期=行周期/(每行點數×部分數)。若幀頻為120Hz,則幀周期為1/120s=8.33ms,根據掃描方式為1/16可將80行分為5個16行,每行160列,這樣,行周期即為520.8μs;點周期為651.04ns;點頻為1.54Hz。
實踐證明,采用TLC5902驅動芯片驅動的圖像顯示屏具有亮度和色度均勻,無馬賽克現象,顯示效果良好等優點。
LED顯示屏圖像的驅動技術能對亮度和色度有較好的控制效果,目前LED顯示屏的“光污染”成為了顯示屏后的最大負作用,而驅動的控制技術則是目前降低光污染最佳方法之一。
(作者:佚名 編輯:admin)
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