CN100585687C - 脉冲信号产生方法及使用该方法的控制电路和显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示系统脉冲信号产生方法、用于生成和输出该脉冲信号的显示控制电路以及包含该显示控制电路的显示系统。其中，该脉冲信号产生方法包括以下步骤：步骤一，将显示周期T分为N个子周期(N为大于等于1的整数)，确定该每个子周期的周期长度；步骤二，根据接收到的每个该周期T对应的周期脉冲宽度A确定在该每个子周期内输出脉冲信号的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等；步骤三，输出该脉冲信号。此外，本发明还公开了用于生成和输出该脉冲信号的显示控制电路以及包含该显示控制电路的显示系统。

Description

脉冲信号产生方法及使用该方法的控制电路和显示系统

【技术领域】

本发明涉及一种脉冲信号产生方法，生成和输出脉冲信号的控制电路，以及使用该控制电路的系统，尤其涉及控制发光元件发光的脉冲信号产生方法、用于生成和输出该脉冲信号的显示控制电路以及包含该显示控制电路的显示系统。

【背景技术】

随着LED的广泛使用，采用LED发射三原色以按照像素形成图像的LED显示装置已经被大量制造，并用于运动场、建筑物侧面、火车站内的信息显示板或广告板上。

LED显示装置包括驱动电路和若干由不同发光颜色LED组成的像素。驱动电路接收显示信号和控制信号，通过控制像素中LED根据施加到该像素上的显示信号的亮度进行发光，从而使观看该显示屏幕的人能够识别所显示的图像。

目前，几乎所有的LED屏都是采用脉宽调制来控制亮度等级的。用脉宽调制方法来实现亮度控制，也就是周期性改变光脉冲宽度(即占空比)，只要这个重复点亮的周期足够短，人眼是感觉不到发光像素在抖动。

但是，在实际使用脉冲宽度调制方法控制LED发光的过程中，会出现在显示周期内亮度不均匀的情况。例如，通常，LED显示屏的显示频率为300赫兹，即显示周期约为3毫秒，如果在该显示周期内，输出的脉冲信号在连续的几个周期内的波形都为如图1所示的PWMa波形，如用摄像机对其进行拍摄，假设该摄像机的快门时间为1毫秒，即对该脉冲波形进行采样，采样周期为1毫秒，在该LED显示周期中大约采样三次，则有可能采到的信号全为低电平或全为高电平，这样，拍摄到的LED显示屏亮度就会出现不均匀的现象。如果显示周期过长，还会产生人眼可以辨别的闪烁。

因此，提供一种克服以上缺陷的技术方案成为目前急需解决的技术课题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种控制发光元件的均匀脉冲信号产生方法。包括以下步骤：步骤一，将显示周期T分为N个子周期(N为大于等于1的整数)，确定该每个子周期的周期长度；步骤二，根据接收到的每个该周期T对应的周期脉冲宽度A(A为大于等于0，且小于等于T的整数)确定在该每个子周期内输出脉冲信号的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等；步骤三，输出该脉冲信号。

与现有技术相比，本发明的该均匀脉冲信号的产生方法，通过将整个显示周期分为若干个子周期，并确定每个在每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度，使得每个子周期T′内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等，从而获得一个均匀的脉冲信号。

本发明的另一目的在于提供一种产生和输出均匀脉冲信号的显示控制电路，通过生成均匀的脉冲信号，使得用采样信号对脉冲信号进行采样时，每次采样得到的信号都相差不大。该控制电路包括：数据接收模块，接收时钟信号和显示信号；存储模块，从该数据接收模块中截取并缓存部分该显示信号；处理模块，接收该时钟信号及该存储模块中的部分显示信号，将该显示信号的显示周期分为若干子周期，根据该部分显示信号确定每个子周期内脉冲信号的脉冲宽度，并输出该脉冲信号。

与现有技术相比，本发明的显示控制电路对显示信号的周期划分为若干个子周期，根据显示信号确定每个子周期内脉冲信号的脉冲宽度，保证输出的脉冲信号是均匀的。

本发明的再一目的在于提供一种使用该显示控制电路的显示系统。该显示系统包括驱动电路以及分别与该驱动电路连接的显示单元；该显示单元包括至少一种发光颜色的发光元件；该显示系统还包括控制电路，该控制电路输出对应每种发光颜色的该发光元件的脉冲信号，并将该脉冲信号发送给与之连接的该驱动电路，用以驱动该发光元件发光，该控制电路包括：数据接收模块，接收时钟信号和显示信号；存储模块，从该数据接收模块中截取并缓存部分该显示信号；处理模块，接收该时钟信号及该存储模块中的部分显示信号，根据该部分显示信号将显示周期分为若干子周期，取定每个子周期的周期长度，并根据该部分显示信号确定每个子周期内脉冲信号的脉冲宽度，并输出该脉冲信号。

与现有技术相比，本发明的显示系统利用该均匀的脉冲信号控制发光元件发光，可以使该发光元件在一个显示周期内均匀发光。

【附图说明】

图1是未经过均匀化处理的脉冲波形。

图2是包含本发明实施例显示系统的示意框图。

图3是本发明实施例中控制电路的结构示意图。

图4是本发明实施例中控制电路的具体结构示意图。

图5是本发明实施例中该控置电路中周期控制单元和脉冲处理单元的具体结构图。

图6是控制电路的工作流程图。

【具体实施方式】

以下结合附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例中的脉冲信号产生方法、显示控制电路、以及包含该显示控制电路的显示系统。主要用于控制发光元件的发光亮度在时间上进行平均，但并不局限于此。

如图2所示，本发明实施例中的一种显示系统10包括：控制电路30、驱动电路20以及与该驱动电路连接的显示单元40。其中，该控制电路30接收时钟信号50和显示信号60，以生成控制不同颜色发光元件发光的脉冲信号。

在本实施例中，该显示单元20包括红、绿、蓝三种发光颜色的发光二极管(以下简称LED)，该三种发光颜色LED构成一个像素。当然，该显示单元20可以包括除LED之外的发光元件，如其他受控发光元件等。该红、绿、蓝三种发光颜色LED也可以不构成一个像素，而单独受控发光，以提供不同的需要。

本实施例中，该显示信号60符合DMX512(DMX512/1990Digital DataTransmission Standard for Control Dimmers and Controllers)协议。该显示信号60中包含对应三种发光颜色发光二极管的显示数据DR、DG、DB。该显示数据DR、DG、DB的结构相同。当然，该显示信号60也可以按照其它协议来设定。如果显示单元中还包括除红、绿、蓝外其他发光颜色的发光二极管，则在显示信号60中，也要包括对应该种发光颜色LED的显示数据。

如图4所示，该控制电路30包括数据接收模块31、存储模块32a、32b、32c以及处理模块33。该控制电路30还包括时钟信号输入引脚CLK、显示信号输入引脚Data及输出引脚O1、O2、O3。

该数据接收模块31接收该时钟信号50和显示信号60，并将显示信号60中对应不同发光颜色LED的显示数据DR、DG、DB分别缓存到存储模块32a、32b、32c中。处理模块33分别从存储模块32a、32b、32c中读取对应不同发光颜色发光二极管的显示数据，经过处理后，输出驱动该不同发光颜色发光二极管的脉冲信号。以下对该处理模块33进行详细说明。

如图5所示，该驱动控制模块33包括周期控制单元331、脉冲数据处理单元332a、332b、332c及脉冲发生单元333a、333b、333c。其中，脉冲数据处理单元332a、332b、332c结构和工作原理相同，以下仅介绍脉冲数据处理单元332a；脉冲发生单元333a、333b、333c的结构和工作原理也相同，以下仅仅说明脉冲发生单元333a。

该周期控制单元331接收该时钟信号50和周期长度T、子周期个数N、周期脉冲宽度A，确定在该显示周期内子周期的长度，输出周期控制信号。该脉冲数据处理单元332a接收该周期控制信号并从存储模块32a中读取其中的显示数据，进行处理后，输出脉冲控制信号。该脉冲发生单元333a接收该脉冲控制信号，并根据该脉冲控制信号生成对应驱动红色发光二极管的脉冲信号334a，通过输出引脚O1传送到驱动电路，用以驱动红色LED发光。

该周期控制单元331和脉冲数据处理单元332a的具体结构图如图5所示。该周期控制单元331包括以下几部分。第一计数器3311，接收时钟信号50、子周期个数N和第一比较器3321输出的周期信号S5，确定子周期的个数，输出计数信号S1。第一除法器3312，接收周期长度T和子周期个数N，计算T/N，输出其商值M到第一加法器3314，输出其余数值n到第一选择器3313。第一选择器3313，接收该余数值n和计数信号S1，输出选择信号S2；第一加法器3314，接收时钟信号50、该商值M和该选择信号S2，确定每个子周期的周期长度。通过该第一选择器3313和第一加法器3314，可得到在整个周期T中，有n个子周期的周期长度为M+1，其余N-n个子周期的周期长度为M，输出周期控制信号S3。

该脉冲处理单元332a包括以下几个部分。第二计数器3321，接收时钟信号50，对每个子周期长度进行计数，输出计数信号S4。第一比较器3322，接收所述周期控制信号S3和计数信号S4，将该周期控制信号S3与计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S3的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与计数值S1相等；当其不相等时，不输出脉冲，该比较器3322输出的脉冲组成输出周期信号S5，同时将该周期信号S5反馈给第一计数器3311。第二除法器3323，接收周期脉冲宽度A和所述子周期个数N，计算A/N，输出其商值B到第二加法器3325，输出其余数值n’到第二选择器3324。第二选择器3324，接收该余数值n’和所述计数信号S1，输出选择信号S6；第二加法器3325，接收时钟信号50、该商值B和选择信号S6，确定每个子周期的脉冲宽度。通过该第二选择器3324和第二加法器3325，可得到在整个周期T中，有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B，输出周期控制信号S7。第二比较器3326，接收计数信号S4和周期控制信号S7，将该周期控制信号S7与计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S7的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与计数值S1相等；当其不相等时，不输出脉冲，该比较器3326输出的脉冲组成脉冲控制信号S8。将该脉冲控制信号S8输出到脉冲信号发生单元333a当中，该脉冲信号发生单元333a根据周期信号S5和该脉冲控制信号S8生成脉冲信号334a，从输出引脚O1输出至驱动电路20，用来控制该红色LED的亮度。

本实施例中，该处理模块工作的具体流程图如图6所示。包括以下步骤：

步骤701，开始；

步骤702，读取周期长度T、需要划分的子周期个数N及整个周期的脉冲宽度A，A为小于等于T的整数；

步骤703，计算T/N，判断其是否为整数；

步骤704，当T/N为整数，即T能被N整除，每个子周期的周期长度为T/N；

步骤705，判断A/N是否为整数；

步骤706，当A/N为整数时，即A能被N整除，则每个子周期的脉冲宽度为A/N；

步骤707，当A/N不为整数时，即A不能被N整除，计算得到其商为B，余数为n’；

步骤708，在整个周期中，有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B；

步骤709，当T/N不为整数，即T不能被N整除，计算得到其商为M，余数为n；

步骤710，在整个周期中，有n个子周期的周期长度为M+1，其余N-n个子周期的周期长度为M；

步骤711，判断A/N是否为整数；

步骤712，当A/N为整数时，即A能被N整除，则每个子周期的脉冲宽度为A/N；

步骤713，当A/N不为整数时，即A不能被N整除，计算得到其商为B，余数为n’；

步骤714，判断B+1是否大于M；

步骤715，当B+1大于M时，设置脉冲宽度为B+1的子周期其周期长度均为M+1，其余的子周期脉冲宽度为B；

步骤716，当B+1小于M时，则整个周期中，有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B。

以下举例进行详细说明。假设摄像机的快门时间为1毫秒，即采样周期为1毫秒，在整个显示周期大约采样3~4次。为了保证每次采样到的波形基本相同，将整个显示周期划分为若干个子周期，每个子周期的脉冲宽度相等或近似相等，且保证每个采样周期中子周期的个数在4个或4以上。本实施例中，设置将显示周期分为16个子周期，即N＝16。

设置该显示周期为4080×10^-6秒，即T＝4095；该显示周期的脉冲宽度为1536×10^-6秒，即A＝1536，A为小于等于T的整数。首先，判断显示周期的长度T是否能被N整除。4080/16＝255，则每个子周期的周期长度为255。然后，确定每个子周期的脉冲宽度。判断整个显示周期的脉冲宽度A是否能被N整除。当A＝1536时，A/N＝96，即每个子周期的脉冲宽度为96。当A不能被N整除时，例如，当A＝1533时，1533/16的商B为95，余数n’为13，则在整个显示周期中，有13个子周期的周期长度为B+1＝96，其余3个子周期的周期长度为95。

当显示周期的长度T不能被N整除时，例如，该显示周期为4095×10-6秒，即T＝4095，4095/16的商M为255，余数n为15。在划分的16个子周期中，有15个子周期的周期长度为M+1＝256，剩下的1个子周期的周期长度为255。当整个显示周期的脉冲宽度A能被N整除时，每个子周期的脉冲宽度为A/N。当A不能被N整除，A/N的商为B，余数为n’。如果B+1≤M，则只要整个周期中有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B即可。如果B+1＞M，则需要设置周期长度为M+1的子周期其脉冲宽度为B+1。举例来说，A＝4094时，4094/16的商为255，余数为14，则有14个子周期的脉冲宽度为256，其余两个子周期的脉冲宽度为255。显示周期长度T＝4095，有15个子周期的周期长度为M+1＝256，剩下的1个子周期的周期长度为255。因此，需要设置周期长度为256的子周期其脉冲宽度为256，不能出现子周期的脉冲宽度大于该子周期长度的错误情况。

采用本发明的技术方案，用周期为1毫秒的采样信号对控制电路输出的脉冲信号进行采样，每次采样得到的信号基本相同，这样，拍摄到的LED显示屏亮度均匀。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明并不局限于驱动发光二极管。例如，它也可以应用到有机EL元件的控制电路。另外，总的来说，本发明也可使用到采用时间平均脉冲信号的其他电子设备中。

Claims (13)

1.一种显示系统脉冲信号产生方法，包括以下步骤：

步骤一，将显示周期T分为N个相等或近似相等的子周期(N为大于等于1的整数)，确定该每个子周期的周期长度；

步骤二，根据接收到的每个该周期T对应的周期脉冲宽度A(A为大于等于0，且小于等于T的整数)确定在该每个子周期内输出脉冲信号的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等；

步骤三，输出该脉冲信号。

2.如权利要求1所述的脉冲信号产生方法，其特征在于，步骤一中，当T能够被N整除时，每个子周期的周期长度为T/N；当T不能被N整除时，其商为M，余数为n，则有n个子周期的周期长度为M+1，N-n个子周期的周期长度为M。

3.如权利要求2所述的脉冲信号产生方法，其特征在于，步骤二中，当A能够被N整除时，每个子周期内输出脉冲信号的脉冲宽度为A/N；当A不能被N整除时，其商为B，余数为n’，则n’个子周期其输出脉冲信号的脉冲宽度为B+1，N-n’个子周期输出脉冲信号的脉冲宽度为B。

4.如权利要求3所述的脉冲信号产生方法，其特征在于，当B+1大于M时，设置周期长度为M+1的子周期内输出脉冲信号的脉冲宽度为B+1。

5.一种用于生成和输出脉冲信号的显示控制电路，包括：

数据接收模块，接收时钟信号和显示信号；

存储模块，从该数据接收模块中截取并缓存部分该显示信号；

处理模块，接收该时钟信号及该存储模块中的部分显示信号，将该显示信号的显示周期分为若干相等或近似相等的子周期，根据该部分显示信号确定每个子周期内脉冲信号的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等，并输出该脉冲信号。

6.如权利要求5所述的显示控制电路，其特征在于，该处理模块包括：

周期控制单元，接收所述时钟信号，将该显示周期分为若干个相等或近似相等的子周期，并确定每个子周期的周期长度，输出周期控制信号；

至少一个脉冲数据处理单元，接收该周期控制信号及对应所述存储模块中的显示信号，确定该每个子周期中的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等，生成脉冲控制信号；

至少一个脉冲发生单元，接收该时钟信号和该脉冲控制信号，输出所述脉冲信号。

7.如权利要求6所述的显示控制电路，其特征在于，所述周期控制单元包括：

第一计数器，接收所述时钟信号、子周期个数N及第一比较器反馈的周期信号S5，确定子周期的个数，输出计数信号S1；

第一除法器，接收周期长度T和该子周期个数N，计算T/N，输出其商值M到第一加法器，输出其余数值n到第一选择器；

第一选择器，接收该余数值n和计数信号S1，输出选择信号S2；

第一加法器，接收该时钟信号、该商值M和该选择信号S2，确定每个子周期的周期长度，输出周期控制信号S3；

通过该第一选择器和第一加法器，可得到在整个显示周期中，有n个子周期的脉冲宽度为M+1，其余N-n个子周期的脉冲宽度为M。

8.如权利要求7所述的显示控制电路，其特征在于，所述脉冲数据处理单元包括：

第二计数器，接收所述时钟信号，对所述每个子周期长度进行计数，输出计数信号S4；

第一比较器，将接收的该周期控制信号S3与该计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S3的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与所述计数信号S1的值相等，当其不相等时，不输出脉冲，该第一比较器输出的脉冲组成周期信号S5，同时将该周期信号S5反馈给所述第一计数器；

第二除法器，接收周期脉冲宽度A和所述子周期个数N，计算A/N，输出其商值B到第二加法器，输出其余数值n’到第二选择器；

第二选择器，接收该余数值n’和所述计数信号S1，输出选择信号S6；

第二加法器，接收该时钟信号、该商值B及该选择信号S5，确定每个子周期的脉冲宽度，输出周期控制信号S7；

通过该第二选择器和第二加法器，可得到在整个显示周期中，有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B；

第二比较器，将接收到的该周期控制信号S7和该计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S7的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与所述计数信号S1的值相等，当其不相等时，不输出脉冲，该第二比较器输出的脉冲组成脉冲控制信号。

9.一种显示系统，该显示系统包括驱动电路以及分别与该驱动电路连接的显不单元；

该显示单元包括至少一种发光颜色的发光元件；

其特征在于，该显示系统还包括控制电路，该控制电路输出对应每种发光颜色的该发光元件的脉冲信号，并将该脉冲信号发送给与之连接的该驱动电路，用以驱动该发光元件发光，该控制电路包括：

数据接收模块，接收时钟信号和显示信号；

存储模块，从该数据接收模块中截取并缓存部分该显示信号；

处理模块，接收该时钟信号及该存储模块中的部分显示信号，根据该部分显示信号将显示周期分为若干相等或近似相等的子周期，取定每个子周期的周期长度，并根据该部分显示信号确定每个子周期内脉冲信号的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等，并输出该脉冲信号。

10.如权利要求9所述的显示系统，其特征在于，所述发光元件为发光二极管。

11.如权利要求9或10所述的显示系统，其特征在于，该处理模块包括：

周期控制单元，接收所述时钟信号，将该显示周期分为若干个相等或近似相等的子周期，并确定每个子周期的周期长度，输出周期控制信号；

至少一个脉冲数据处理单元，接收该周期控制信号及对应所述存储模块中的显示信号，确定该每个子周期中的脉冲宽度，使得该每个子周期内输出的脉冲信号的脉冲宽度相等或近似相等，生成脉冲控制信号；

至少一个脉冲发生单元，接收该时钟信号和该脉冲控制信号，输出所述脉冲信号。

12.如权利要求11所述的显示系统，其特征在于，所述周期控制单元包括：

第一计数器，接收所述时钟信号、子周期个数N及第一比较器反馈的周期信号S5，确定子周期的个数，输出计数信号S1；

第一除法器，接收存储的周期长度T和子周期个数N，计算T/N，输出其商值M到第一加法器，输出其余数值n到第一选择器；

第一选择器，接收该余数值n和计数信号S1，输出选择信号S2；

第一加法器，接收该时钟信号、该商值M和该选择信号S2，确定每个子周期的周期长度，输出周期控制信号S3；

通过该第一选择器和第一加法器，可得到在整个显示周期中，有n个子周期的脉冲宽度为M+1，其余N-n个子周期的脉冲宽度为M。

13.如权利要求11所述的显示系统，其特征在于，所述脉冲数据处理单元包括：

第二计数器，接收所述时钟信号，对所述每个子周期长度进行计数，输出计数信号S4；

第一比较器，将接收的该周期控制信号S3与该计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S3的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与所述计数信号S1的值相等，当其不相等时，不输出脉冲，该第一比较器输出的脉冲组成周期信号S5，同时将该周期信号S5反馈给所述第一计数器；

第二除法器，接收周期脉冲宽度A和所述子周期个数N，计算A/N，输出其商值B到第二加法器，输出其余数值n’到第二选择器；

第二选择器，接收该余数值n’和所述计数信号S1，输出选择信号S6；

第二加法器，接收该时钟信号、该商值B及该选择信号S5，确定每个子周期的脉冲宽度，输出周期控制信号S7；

通过该第二选择器和第二加法器，可得到在整个显示周期中，有n’个子周期的脉冲宽度为B+1，其余N-n’个子周期的脉冲宽度为B；

第二比较器，将接收到的该周期控制信号S7和该计数信号S4进行比较，当其值相等时，输出一个持续时间与该周期控制信号S7的值相等的脉冲，输出该脉冲的个数与所述计数信号S1的值相等，当其不相等时，不输出脉冲，该第二比较器输出的脉冲组成脉冲控制信号。

Images