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一种用于led控制和驱动的集成电路 Download PDF

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Abstract

一种LED控制和驱动集成电路，运用双线级连传输，采用先进的架构，由16位数据控制内部集成的16种主流表现模式及方向、速度和0～1023位的启动编码等功能。电路包含16位串行移位寄存器A；16位数据锁存器B；10位(或8位)二进制可预置减数计数器C；四种输出顺序的时序分配单元D；四个独立的4位数据锁存器G1、G2、G3、G4；四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4；两组两级二分频器E；50毫秒溢出计数器F；可控分频器J；内置的振荡器OSC及复位、倒相输出选择等，4像素点输出。应用于城市景观LED灯装饰照明如大厦、桥梁LED轮廓线、广告字、广告牌等。有实现低成本、功能强大、应用简单、编程灵活的特点。

Description

一种用于LED控制和驱动的集成电路
技术领域
本发明涉及一种集成电路，尤其是指一种用于LED控制和驱动的集成电路。
背景技术
在城市景观LED灯装饰照明工程中，建筑物轮廓线、广告字、广告牌等占据了主导。其中LED控制驱动集成电路起着至关重要的作用。目前采用的方式多为SPI总线控制通用串并转换电路，依靠庞大的数据量来时时刷新各LED的输出占空比，从而实现整体的模式变化。这需要使用大量的硬件程序空间资源和编程时间才能实现。对此本专利介绍了一种全新构架的LED控制和驱动集成电路，实现低成本、功能强大、应用简单、编程灵活的特点，促进城市绿色装饰照明的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于LED控制和驱动的集成电路，采用双线级连传输及4像素点输出降低硬件成本。采用先进的架构，由16位数据控制内部集成的16种主流表现模式及方向、速度和0～1023位的启动编码等，可灵活实现多种整体变化模式。使控制程序简易化并且降低成本。
本发明LED控制和驱动集成电路，电路包括移位寄存器A、数据锁存器B和溢出计数器F组成的双线传输的串并转换器提供控制信号；其特征是：二进制可预置减数计数器C进行延时启动由数据控制的时序分配单元D提供输出顺序，分别控制独立的数据锁存器和独立的PWM输出模块；由引脚S选择数据锁存器B中的数据输给可控分频器J的控制信号，改变PWM脉宽调制输出模块的变化速率。
通过溢出计数器F产生锁存信号，与串行移位寄存器A及数据锁存器B实现控制数据的串联与并联转换，并实现数据两线传输功能。
数据通过时序分配单元D实现表现模式的四种输出顺序：正向、反向、同时、中间向两边。
一种优选的LED控制和驱动集成电路，包括16位移位寄存器A、16位数据锁存器B和溢出计数器F组成的双线传输的16位串并转换器提供16位控制信号；其特征是：10位或8位二进制可预置减数计数器C进行延时启动由2位数据控制的时序分配单元D提供四种输出顺序，分别控制四个独立的4位数据锁存器G1、G2、G3、G4和四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4；由引脚S选择16位数据锁存器B中的数据B10、B9输给可控分频器J的控制信号Y4、Y5，改变PWM脉宽调制输出模块H1、H2、H3、H4的变化速率。
其中控制信号Y4、Y5通过可控分频器J输出的Z5决定PWM脉宽调制输出模块H1、H2、H3、H4的变化速度。数据通过10位或8位二进制可预置减数计数器C实现模式的可控延时启动。
四个独立的4位数据锁存器G1、G2、G3、G4将模式暂存，决定四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4的输出模式。在四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4中，每个PWM输出模块包含“六步全彩循环”、“七彩跳变循环”、六种“单色拖尾循环”、七种“单色”、灭共16种模式。内置四个或任意个像素点的输出模块，每个像素点为三路输出。
与目前通用的方式相比，本发明的优点是相当于在系统中，运用双线传输，采用先进的架构，由16位数据控制内部集成的16种主流表现模式及方向、速度和(0～1023)位的启动编码等，可灵活实现多种整体变化模式。简化控制程序并且降低成本，促进城市绿色装饰照明的发展。
附图说明
图1是根据本发明LED控制和驱动集成电路的方框图；
具体实施方式
如图1所示：16位锁存器分配：B1～B8用于预置0～255；B8～B10通过引脚S选择作为用于预置256～1023或者用于可控分频器J的设置；B11～B12进入D确定4种时序分配(正向、反向、同时、中间向两边)；B13～B16确定16种模式(六步全彩循环+七彩跳变循环+六种单色拖尾循环、七种单色+灭)。
本发明的两线格式和传统SPI三线输入的区别是锁存信号由内部的50毫秒溢出计数器F产生：时基信号(来自OSC)进入F，CLK信号接F的复位端，高电平时复位；CLK信号的低电平超过50毫秒定时输出锁存信号Z8。
16位控制信号DAT通过CLK(脉冲周期小于50毫秒)送入A后，CLK低电平超过50毫秒后输出锁存信号Z8将16位数据被锁存到锁存器B，锁存结束CLK重新出现时，C将按照预置数开始作减数计数，Z7作为CP脉冲，是CLK经过两个两级二分频器E分频得来，保证每16个CLK减一步。
上电后锁存器B的输出均为0，默认状态为：预置为0(无延时)；输出时序为(同时)；模式为(六步全彩循环)。
四种输出顺序的时序分配单元D是个关键单元：Y1、Y2决定它的分配顺序；Y3使能；Z6决定它的步距。
正向：Z1～Z4一次性顺序出现4个脉冲，除非Y3改变。
反向：Z4～Z1一次性顺序出现4个脉冲，除非Y3改变。
同时：Z1～Z4一次性同时出现1个脉冲，除非Y3改变。
中分：Z2+Z3～Z1+Z4一次性顺序出现2个脉冲，除非Y3改变。
Z1～Z4为一单脉冲，只是提供启动H1～H4和将B13～B16信号锁存到G1～G4中，渐变的速度由可控分频器(J)通过控制信号Y4、Y5确定的分频倍率，分频或倍频后输出的Z5，Z5决定H1～H4公用控制渐变的速度。
引脚S内置下拉电阻，默认的状态是：将B9～B10传送到可控分频器J的控制信号Y4、Y5，此时减数计数器C的高两位无效；引脚S接高电平，B9～B10将作用于减数计数器C的高两位，此时(J)的控制信号Y4、Y5的默认状态为00。
控制信号Y4、Y5确定J对CLK的分频倍率是：X2、X1、÷2、÷4
(Y4、Y5不受B9、B10控制时默认为÷4)。
四个独立的4位数据锁存器G1、G2、G3、G4将B13～B16信号模式暂存输出，控制四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4驱动12路共4像素点单元，每个像素点为三路输出。
四个独立的16模式PWM输出模块H1、H2、H3、H4内置16种模式(六步全彩循环+七彩跳变循环+六种单色拖尾循环、七种单色+灭)及组合。
●六步全彩循环    正向反向同时飘+整体同步渐变
●七彩跳变循环    可以利用控制信号Y4、Y5控制色段长度
●六种单色拖尾循环  红、绿、蓝、黄、紫、白，每步128灰度，亮3灭1比例
●八种单色(含(灭))对像素点赋色
数据说明：
模式：
    D(16:13) 模式 典型表现
0000 六步全彩循环 正向反向同时飘+整体同步渐变等
0001 七彩跳变循环 可以利用控制信号Y4Y5控制色段长度
    0010 红色拖尾循环 每步128级灰度，亮3灭1比例
    0011 绿色拖尾循环
    0100 蓝色拖尾循环
    0101 黄色拖尾循环
    0110 紫色拖尾循环
    0111 白色拖尾循环
    1000 红 正反向刷色、同步、跑马等
    1001 绿
    1010 蓝
    1011 黄
    1100 青
    1101 紫
    1110 白
    1111 灭
方向：
  D(12:11)   方向 表现
  00   同时 Z1～Z4一次性同时出现1个脉冲
  01   正向 Z1～Z4一次性顺序出现4个脉冲
  10   反向 Z4～Z1一次性顺序出现4个脉冲
  11   中分 Z2+Z3～Z1+Z4一次性顺序出现2个脉冲
延时：
S端 D(10:1)  延时脉冲 表现
接VDD 0000000000  0 无延时 立即启动
......  N×16 延时N×16个时钟后启动
1111111111  1024×16 延时1024×16个时钟后启动
接GND D(8:1)
00000000  0 无延时 立即启动
......  N×16 延时N×16个时钟后启动
11111111  255×16 延时255×16个时钟后启动
倍频/分频倍率：
S端 D(10:9)    倍频/分频倍率 典型表现(1米8段)
接VDD   无效    固定值÷4   96米表现一个整体全彩
接GND   00    ÷4   96米表现一个整体全彩
  01    ÷2   48米表现一个整体全彩
  10    ×1   24米表现一个整体全彩
  11    ×2   12米表现一个整体全彩
以上所述仅是本发明的优选实施方式，可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下，可以作出其它改进和变化。

Claims (9)

1.一种LED控制和驱动集成电路，包括移位寄存器(A)、数据锁存器(B)和溢出计数器(F)组成的双线传输的串并转换器提供控制信号；其特征是：二进制可预置减数计数器(C)进行延时启动由数据控制的时序分配单元(D)提供输出顺序，分别控制独立的数据锁存器和独立的PWM输出模块；由引脚(S)选择数据锁存器(B)中的数据输给可控分频器(J)的控制信号，改变PWM脉宽调制输出模块的变化速率。
2.如权利要求1所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于，通过溢出计数器(F)产生锁存信号，与串行移位寄存器(A)及数据锁存器(B)实现控制数据的串联与并联转换，并实现数据两线传输功能。
3.如权利要求1所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于数据通过时序分配单元(D)实现表现模式的四种输出顺序：正向、反向、同时、中间向两边。
4.一种LED控制和驱动集成电路，其特征在于，包括16位移位寄存器(A)、16位数据锁存器(B)和溢出计数器(F)组成的双线传输的16位串并转换器提供16位控制信号；其特征是：10位或8位二进制可预置减数计数器(C)进行延时启动由2位数据控制的时序分配单元(D)提供四种输出顺序，分别控制四个独立的4位数据锁存器(G1、G2、G3、G4)和四个独立的16模式PWM输出模块(H1、H2、H3、H4)；由引脚(S)选择16位数据锁存器(B)中的数据(B10、B9)输给可控分频器(J)的控制信号(Y4、Y5)，改变PWM脉宽调制输出模块(H1、H2、H3、H4)的变化速率。
5.如权利要求3所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于，其中控制信号(Y4、Y5)通过可控分频器(J)输出的Z5决定PWM脉宽调制输出模块(H1、H2、H3、H4)的变化速度。
6.如权利要求3所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于，数据通过10位或8位二进制可预置减数计数器(C)实现模式的可控延时启动。
7.如权利要求3所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于四个独立的4位数据锁存器(G1、G2、G3、G4)将模式暂存，决定四个独立的16模式PWM输出模块(H1、H2、H3、H4)的输出模式。
8.如权利要求3所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于，在四个独立的16模式PWM输出模块(H1、H2、H3、H4)中，每个PWM输出模块包含“六步全彩循环”、“七彩跳变循环”、六种“单色拖尾循环”、七种“单色”、灭共16种模式。
9.如权利要求7所述的LED控制和驱动集成电路，其特征在于内置四个或任意个像素点的输出模块，每个像素点为三路输出。
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