LED顯示屏廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、商業(yè)、廣告、金融、體育、模擬軍事演習(xí)、電子景觀等領(lǐng)域。高清LED顯示屏，顯色性好，響應(yīng)速度快，安裝方便。它已經(jīng)成為受歡迎的戶外顯示媒體。
本論文介紹了一種8 位并行輸入LED 顯示驅(qū)動芯片， 在大屏幕LED 顯示系統(tǒng)中實現(xiàn)了從白到黑的多色彩的256 級灰度顯示， 畫面穩(wěn)定清晰， 取得了良好的視覺效果。
LED大屏幕系統(tǒng)配置
考慮到LED電氣特性以及機械安裝等實際應(yīng)用的要求，無論是室內(nèi)LED電子顯示系統(tǒng)或是室外LED電子顯示屏，在結(jié)構(gòu)上都采用了標(biāo)準(zhǔn)單元塊的形式，即采用16&TImes;16、16&TImes;32、24&TImes;24或32 32個顯示象素?zé)艄軜?gòu)成一個單元塊。每個單元塊形成自己的獨立電子掃描功能、控制功能和存儲功能，并形成獨立的子系統(tǒng)。然后，通過每個標(biāo)準(zhǔn)源和通信驅(qū)動組件構(gòu)建全點陣LED顯示屏的大屏幕電子顯示系統(tǒng)，并添加一定的計算機控制組件。在具有數(shù)字分量輸出的多媒體卡或DVI卡和功率存儲器通信驅(qū)動器組件之后，形成全點陣LED大屏幕電子顯示系統(tǒng)。
核心部分是led掃描控制芯片，也是本文研究的重點。該芯片為８位并行輸入的ＬＥＤ顯示驅(qū)動結(jié)構(gòu)，可驅(qū)動１６×８的ＬＥＤ屏體，應(yīng)用在ＬＥＤ大屏幕上可以通過多片級聯(lián)來實現(xiàn)ＬＥＤ大屏幕的顯示。
LED掃描方法及控制芯片的研究
1、研究1中，灰度的掃描方法
對于高灰度 led 大屏幕顯示，灰度分層(灰度掃描)方法是視頻控制器設(shè)計的關(guān)鍵，因為 led 的亮度與掃描周期中的時間近似成正比，所以灰度級的實現(xiàn)通常由 led 的發(fā)光時間與掃描周期的比值控制，即采用調(diào)制占空比來實現(xiàn)。
（1）灰度掃描約束公式
將顯示灰度值設(shè)為N，因為屏體內(nèi)灰度1的像素對應(yīng)的點亮?xí)r間為TD，所以灰度線性調(diào)制后灰度I的數(shù)據(jù)顯示時間為ITD，灰度高的數(shù)據(jù)顯示時間為（N-l）×TD共同的考慮是在TD中完成一行數(shù)據(jù)的讀出，而數(shù)據(jù)的讀取線在TD處被命中用于灰度顯示的屏幕。因為有 n 個灰度系列，幀掃描周期是:
T=n×td×m（1）
屏體顯示效率：η=（N一l）×td×m/T=（N一l）/N（2）
設(shè)視頻數(shù)據(jù)輸人速率為VI,存儲器讀出速率為Vo,由于必須在td內(nèi)完成存儲單元內(nèi)一行數(shù)據(jù)的一次讀出，故有：Vo/Vi＞=h/（td×n）（3），設(shè)λ為存儲器讀出與輸人速率的比值，即λ=Vo/Vi,將（l）式代人（3）式中，有：λ＞=h×N×m/（T×n）（4）
為保證圖像的穩(wěn)定顯示，掃描幀頻必須足夠高，設(shè)F＞=F0（即T＜=T0,T0=1/F0），F(xiàn)0為人眼可接受的掃描幀頻（F0＞=60），代入（4）式得：λ＞=h×N×m/（T0×n）（5），代入（1）式得：td=T0/（N×m）（6），式（5）和（6）即為灰度掃描約束公式。
（2）256灰度級全屏掃描
由以上分析可知，高的灰度級數(shù)、高掃描幀頻與低的存儲器讀出速率是相互矛盾的。為了獲得較高的灰度級數(shù)列，需要提高存儲器的讀取速率或降低幀掃描頻率。 當(dāng)灰度級數(shù)較高時，很難實現(xiàn)三者之間的平衡。解決方案之一是采用大量的并行結(jié)構(gòu)，但隨著掃描頻率的降低，掃描頻率的開銷幾乎增加了一倍，電路的復(fù)雜度也隨之增加。另一種方法是犧牲屏幕的顯示效率，得到幀速率和速率的折衷，實踐證明是可行的。
設(shè)計中考慮到幀頻與LED顯示屏效率的折中，采用λ=l, td=h/16, 即存儲器讀出速率等于數(shù)據(jù)輸人速率， 顯示基本時間單位為1/16 倍行周期。灰度掃描通過灰度數(shù)據(jù)的分時顯示實現(xiàn)，即當(dāng)計算機屏幕圖像以每像素24位(紅、綠、藍各8位)輸出時，通過對每種顏色的不同位元字節(jié)分配不同的顯示時間來實現(xiàn)灰度顯示。比如， 低位（第8 位）對應(yīng)1/16 行顯示時間， 第7 位對應(yīng)1/8 行顯示時間， ?, 第2 位對應(yīng)4 行顯示時間， 高位對應(yīng)8 行顯示時間。屏幕數(shù)據(jù)的更新時間為在線周期，對應(yīng)于低級的更新時間為1行時間，其中顯示1／L6行時間，在剩余的15/16行時間中，由控制電路生成的消隱信號用于消隱，其余位相似。
2、LED掃描控制芯片
通過數(shù)據(jù)比較后，使用恒定電流源驅(qū)動系統(tǒng)本文中，控制單元可被設(shè)計為從白色到黑色顯示實現(xiàn)256級灰度。該顯示控制芯片具有與時鐘同步的8 位并行輸入端口， 內(nèi)含16 個8 位的移位寄存器和16 個8 位的數(shù)據(jù)鎖存器， 可以對8 位并行數(shù)據(jù)進行移位并鎖存。控制芯片2的掃描和顯示的圖圖。
當(dāng)電路開始工作時， 8 位并行數(shù)據(jù)在移位時鐘脈沖的作用下打入芯片的移位寄存器模塊中， 其內(nèi)部含有16 個移位寄存器， 故移位16 次后，數(shù)據(jù)將從該芯片的DOUT0~DOUT7 輸出到下一芯片； 同時將移位所得的16 個8 位數(shù)據(jù)輸入到鎖存器中鎖存。此時，只要輸出控制信號低，并給出同一行的行選擇信號同時打開輸出，各列就可以開始輸出恒流。同時，8位計數(shù)器開始計數(shù)灰度時鐘.當(dāng)計數(shù)值等于存儲在所述列中的灰度值時，該列的恒流輸出結(jié)束，從而實現(xiàn)相應(yīng)LED的顯示時間控制，即占空比控制。如果使用10個顯示控制單元來驅(qū)動LED顯示屏連接，則可通過并行移動行數(shù)據(jù)160次來完成行數(shù)據(jù)的傳輸。
運用VerilogHDL編寫代碼并用Modelsim仿真軟件對該電路代碼進行編譯仿真，
從時序圖我們可以看到在控制面:
enable、rsel、bc_ena、latch等控制端的控制下，可以按照不同的需求來實現(xiàn)對不同灰度和亮度的實現(xiàn)。在灰度控制單元中，數(shù)據(jù)經(jīng)過16次脈沖后傳輸?shù)捷敵龆说妮敵龆耍?列或16列輸出可調(diào)，通過調(diào)整啟用、 bc 和鎖存器的值可以調(diào)整輸出數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確地實現(xiàn)亮度控制功能。
相同的名稱線中的每部分的總傳輸時間等于可以獲得行周期和一個點（行）周期，即，行周期的數(shù)量=幀周期/掃描類型的值相同的名稱行的顯示時間，點周期=行周期/（每行點×部件號）。若幀頻為120Hz ,則幀周期為1/120s = 8.33ms，根據(jù)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520.6μs；點周期為650.75ns；點頻為1.54×106Hz。
3結(jié)論
LED顯示屏大屏幕視頻控制器中的灰度掃描方法，本文提出了256灰度級掃描時的實現(xiàn)方案，創(chuàng)新點在于并設(shè)計了一款從暗到亮的256級灰度顯示的LED顯示控制芯片，在本設(shè)計中幀頻可達120Hz,行周期為520.6μs,點周期為650.75ns;點頻為1.54×106Hz.該芯片可以通過多個級聯(lián)驅(qū)動LED大屏幕，具有良好的應(yīng)用前景。
