LED显现屏高灰度扫描操控的FPGA完结

发布时间:2022-05-01 13:44:46 来源:乐鱼在线

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  由发光二极管阵列构成。发光二极管(LED)是一种电流操控器材,具有亮度高、体积小、单色性好、呼应速度快、驱动简略、寿命长等长处,能担任各种场合实时性、多样性、动态性的信息发布使命,因此得到了广泛的使用。LED大屏幕是经过必定的操控办法,用于显现文字、图画、行情等各种信息以及电视、录像信号,并由LED器材阵列组成的显现屏幕。LED大屏幕作为现代信息发布的重要媒体,正遭到社会各界尤其是商业界、广告界的极大注重,被广泛使用于工业、交通、商业、广告、金融、体育比赛、模仿军事演习、电子景象等范畴。

  本论文介绍了一种8位并行输入LED显现驱动芯片,在大屏幕LED显现体系中完结了从白到黑的多色彩的256级灰度显现,画面安稳明晰,取得了杰出的视觉效果。

  考虑到LED电气特性以及机械装置等实践使用的要求,无论是室内LED电子显现体系或是室外LED电子显现屏,在结构上都选用了规范单元块的方法,即选用16×16、16×32、24×24或32×32个显现象素灯管构成一个单元块。每一个单元块构成本身独立的电子扫描功用、操控功用、存储功用,并以此构成一个独立的子体系;然后,再由各个规范源以及通讯驱动部件后就构成了全点阵LED大屏幕电子显现体系,外加必定的计算机操控部件、带有数字化重量输出的多媒体卡或DVI卡及电源回忆通讯驱动部件后就构成了全点阵LED大屏幕电子显现体系。该体系的结构框图如图1所示。

  其间的中心部分是LED扫描操控芯片,这个也是本文所要评论的要点。该芯片为8位并行输入的LED显现驱动结构,可驱动16×8的LED屏体,使用在LED大屏幕上能够经过多片级联来完结LED大屏幕的显现。

  对高灰度级LED大屏幕显现而言,灰度的分层(灰度扫描)办法是视频操控器规划的要害,因为LED的发光亮度与扫描周期内的发光时刻近似成正比,所以灰度等级的完结一般是由操控LED的发光时刻与扫描周期的比值,即选用调制占空比来完结的。

  设显现灰度等级数为N,因为灰度级为1的像素在屏体的对应点亮时刻为td,因此灰度线性调制后灰度级为i的数据显现时刻为itd,灰度级最高的数据显现时刻为(N一l)×td.一般的考虑是在td内完结对存储器一行数据的一次读出,一起以td为周期将读出的一行数据打人到屏体进行灰度显现。因为共有N个灰度级数,帧扫描周期为:

  设视频数据输人速率为VI,存储器读出速率为Vo,因为有必要在td内完结存储单元内一行数据的一次读出,故有:Vo/Vi=h/(td×n)(3)

  为确保图画的安稳显现,扫描帧频有必要足够高,设F=F0(即T=T0,T0=1/F0),F0为人眼可接受的扫描帧频(F0=60),代入(4)式得:

  关于256灰度级全屏扫描,高的灰度级数、高扫描帧频与低的存储器读出速率是彼此对立的。要取得高的灰度级数,就有必要进步存储器读出速率,或许下降帧扫描频率,当灰度级数较高时,以现在的集成电路完结水平难以到达三者的统筹。处理的办法之一是很多选用并行结构,但扫描频率每减小一倍成本就添加将近一倍,并且电路的杂乱程度也有所添加;另一种办法是恰当献身屏体显现功率以求得帧频与速率的折中,这种办法经实践验证是可行的。

  规划中考虑到帧频与LED屏体显现功率的折中,选用=l,td=h/16,即存储器读出速率等于数据输人速率,显现根本时刻单位为1/16倍行周期。灰度扫描经过对灰度数据按位分时显现的办法完结,即计算机屏幕图画以每像素24bit输出(红、绿、蓝各8bit)时,经过给每种色彩sbit字节的不同位分配不同的显现时刻到达灰度显现的意图。比方,最低位(第8位)对应1/16行显现时刻,第7位对应1/8行显现时刻,?,第2位对应4行显现时刻,最高位对应8行显现时刻。屏体数据更新时刻以行周期为单位,最低位对应更新时刻为1行时刻,其间显现1/l6行时刻,其他15/16行时刻里,由操控电路发生消隐信号进行消隐,其他位类同。

  经过数据比较之后,本论文选用了恒流源驱动办法,规划了一款能够完结从白到黑的256级灰度显现的操控单元。该显现操控芯片具有与时钟同步的8位并行输入端口,内含16个8位的移位寄存器和16个8位的数据锁存器,能够对8位并行数据进行移位并锁存。图2为该扫描和显现操控芯片的电路图。

  当电路开端作业时,8位并行数据在移位时钟脉冲的效果下打入芯片的移位寄存器模块中,其内部含有16个移位寄存器,故移位16次后,数据将从该芯片的DOUT0~DOUT7输出到下一芯片;一起将移位所得的16个8位数据输入到锁存器中锁存。这时只需输出操控信号为低,并给出同名行的行选通信号一起使输出敞开,各列即可开端输出恒流,一起8位计数器开端对灰度级时钟进行计数,当计数值与该列所存储的灰度值持平时,该列的恒流输出完毕,然后完结相应LED的显现时刻操控,即占空比操控。若选用10个该显现操控单元级联驱动LED显现屏,则一向并行移位160次就可完结榜首行数据的传输。

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