一种LED多色彩灰度扫描显示的可编程实现

设计中考虑到帧频与LED屏体显示效率的折中，采用λ=l，td=h/16，即存储器读出速率等于数据输人速率，显示基本时间单位为1/16倍行周期。灰度扫描通过对灰度数据按位分时显示的方法实现，即计算机屏幕图像以每像素24bit输出（红、绿、蓝各8bit）时，通过给每种颜色sbit字节的不同位分配不同的显示时间达到灰度显示的目的。比如，最低位（第8位）对应1/16行显示时间，第7位对应1/8行显示时间，？，第2位对应4行显示时间，最高位对应8行显示时间。屏体数据更新时间以行周期为单位，最低位对应更新时间为1行时间，其中显示1/l6行时间，其余15/16行时间里，由控制电路产生消隐信号进行消隐，其余位类同。

 

　　2、LED扫描控制芯片

　　通过数据比较之后，本论文采用了恒流源驱动方式，设计了一款可以实现从白到黑的256级灰度显示的控制单元。该显示控制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，可以对8位并行数据进行移位并锁存。图2为该扫描和显示控制芯片的电路图。

　　图2.  扫描和显示控制芯片电路图

　　当电路开始工作时，8位并行数据在移位时钟脉冲的作用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；同时将移位所得的16个8位数据输入到锁存器中锁存。这时只要输出控制信号为低，并给出同名行的行选通信号同时使输出开放，各列即可开始输出恒流，同时8位计数器开始对灰度级时钟进行计数，当计数值与该列所存储的灰度值相等时，该列的恒流输出结束，从而实现相应LED的显示时间控制，即占空比控制。若采用10个该显示控制单元级联驱动LED显示屏，则一直并行移位160次就可完成第一行数据的传输。

　　运用VerilogHDL编写代码并用Modelsim仿真软件对该电路代码进行编译仿真，得出了如图3、图4所示得时序图。

　　图3  灰度控制单元时序图

　　图4  亮度控制单元时序图

　　通过时序图我们可以看到在控制端：

　　enable、rsel、bc_ena、latch等控制端的控制下，可以按照不同的需求来实现对不同灰度和亮度的实现。在灰度控制单元中，数据在经过了16个脉冲之后移位传输至输出端输出，并且实现了8列或者16列输出的可调；在亮度控制单元中，通过调整enable、bc_ena、latch的值实现了输出数据的可调，从而准确的实现了亮度的控制功能。

　　根据各部分同名行的全部传输时间等于该同名行的显示时间，可以得到行周期和点（列）周期的值，即行周期=帧周期/扫描方式的行数，点周期=行周期/（每行点数×部分数）。若帧频为120Hz，则帧周期为1/120s=8.33ms，根据扫描方式为1/16可将80行分为5个16行，每行160列，这样，行周期即为520.6μs;点周期为650.75ns;点频为1.54×106Hz.

　　4 结论

　　本文讨论了LED大屏幕视频控制器中的灰度扫描方法，本文提出了256灰度级扫描时的实现方案，作者的创新点在于并设计了一款从暗到亮的256级灰度显示的LED显示控制芯片，在本设计中帧频可达120Hz，行周期为520.6μs，点周期为650.75ns;点频为1.54×106Hz.该芯片可以通过多块级联来驱动LED大屏幕，有着较好的应用前景。