作者：西安郵電學院 劉睿 西安交通大學 王曉東

    1 引言

    近年來，隨著計算機技術(shù)、大規(guī)模集成電路和專用元器件的飛速發(fā)展，256級灰度的全彩色led大顯示屏在國內(nèi)發(fā)展迅速，但是目前其顯示效果并不理想：一方面，led的發(fā)光效率受制造工藝的影響表現(xiàn)出固有的差異，而且這種差異還隨時間發(fā)生變化，這樣由大量led組成的大屏幕顯示時會出現(xiàn)一些隨機的暗斑或亮斑，嚴重影響顯示要求，需要采用在線的點校正消除這種影響，另一方面，現(xiàn)有的全彩色大屏幕一般亮度等級不足，即便采用了非線性灰度控制技術(shù)，在低亮度等級上表現(xiàn)色彩的能力仍然較差，顯示的層次感不強，由亮度等級不足導致的另一個問題是進行γ校正不容易，從而使全彩色led大顯示屏產(chǎn)生一定的顏色失真。

    ti公司的最新推出的tlc5941驅(qū)動芯片具有點校正和高亮度等級的特點，由他組成的大屏幕驅(qū)動方案一定程度上解決了上述問題，可以構(gòu)成高性能的顯示系統(tǒng)。

    2 tlc5941芯片介紹

    2.1 芯片特點

    tlc5941共有28個引腳，是一個16通道的led恒流驅(qū)動器，能夠同時驅(qū)動16個led，每通道最大驅(qū)動能力80ma，每個通道可以通過pwm方式根據(jù)內(nèi)部亮度寄存器的值進行4096級亮度控制，內(nèi)部每個通道亮度寄存器的長度是12位，另外，流動每個通道led的驅(qū)動電路由內(nèi)部6位的點校正寄存器的值進行64級控制，而且驅(qū)動電流的最大值可通過片外電阻設(shè)定。

    64級電流控制提供了led點亮度校正的能力，4096級亮度調(diào)整則保證了即使在較低的亮度等級小，點陣中的每個點也有多達256級的灰度表示，從而紅綠藍全彩屏可有16m色的色彩表達能力，這兩點對于高質(zhì)量的彩色大屏幕顯示是額外重要的。

    相對于傳統(tǒng)的彩色大屏幕顯示系統(tǒng)，設(shè)計中利用可編程邏輯芯片（或高速cpu）集中產(chǎn)生pwm進行亮度控制，采用tlc5941后，由于驅(qū)動芯片tlc5941完成了pwm亮度控制，可編程邏輯芯片（或高速cpu）只需要處理緩存管理、亮度和點校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計復雜度降低，而且由于pwm的亮度控制與數(shù)據(jù)串行移出無關(guān)，可以很方便地獲得較高的幀頻，取得很好的動態(tài)顯示效果。

    2.2 管腳功能

    tlc5941的所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，亮度寄存器，點校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都是通過串行接口存取的，最大串行時鐘效率為30mhz。

    tlc5941的串行接口方式類似于74hc595，接口部分由5根信號線組成。

    mode(模式信號):mode=0是亮度信號輸入模式，mode=1點校正信號輸入模式。

    sclk（串行時鐘），在每個sclk的上升沿，當mode=0輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)移入和移出內(nèi)部192位（16通道×12）的亮度串行移位寄存器，當mode=1輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)移入和移出內(nèi)部96（16通道×6）位的點校正串行移位寄存器。

    sout:串行數(shù)據(jù)輸出。

    sin:串行數(shù)據(jù)輸入。

    xlat：數(shù)據(jù)鎖存，在xlat的上升沿，如果mode=0，亮度串行移位寄存器鎖存到亮度控制寄存器，隨機控制亮度pwm輸出，如果mode=1，點校正串行移位寄存器鎖存到點校正控制寄存器，控制電流的輸出。

    為了保障彩色大屏幕的可靠運行，tlc5941提供了每一路led開路和過溫檢測的能力，管腳xerr是集電極開路輸出，用于出錯時報警，16個通道中無論哪個通道有錯誤發(fā)生，xerr就會被拉到低電平，通過查詢芯片的內(nèi)部狀態(tài)信息，就可以知道哪一路出現(xiàn)故障，系統(tǒng)中所有tlc5941的xerr管腳可以接到一起，通過上拉電阻接到高電平，通過監(jiān)控這個信號，系統(tǒng)可以在運行過程中進行自我診斷。

    另外tlc5941還提供了gclk管腳，輸入一個時鐘信號可以同步pwm的產(chǎn)生。

    3 基于tlc5941的動態(tài)掃描驅(qū)動電路

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