CN101237734A - 三分之一分时led显示控制技术以及相应的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三分之一分时LED显示控制技术以及相应的控制系统，其中显示屏包括多组由三种颜色LED发光单元组成的发光体和控制单元，控制单元将每个发光体的显示周期按照一定的比例分割为3个子周期，在每个子周期内分别点亮发光体中相应颜色的LED发光单元。三分之一分时技术中的选通输出端口的数量与发光体中LED发光单元数量相对应，因此电路的布线更加清晰简单，同时也能够简化控制程序的设计，而且可以对红、绿、蓝三种不同的颜色，采用相同或者不同长短的分时子周期，使得混色效果达到最逼真和自然，此外如果显示矩阵只需要点亮某种颜色LED发光单元显示该颜色的单色图案或动画。

Description

三分之一分时LED显示控制技术以及相应的控制系统

技术领域

本发明涉及一种显示控制技术及其应用系统，尤其是一种采用了三分之一分时技术的LED显示控制技术以及相应的控制系统。

背景技术

灯饰、室外显示屏等已经得到普遍的使用，主要用于节日的装饰以及广告展示等使用，现有的产品主要采用平板点阵显示为主，多为LED点阵，而且能够达到彩色显示的效果。目前彩色LED显示点阵的每个发光体是由红、绿、蓝三基色LED组成，可采用静态控制技术或分时控制技术对上述不同颜色的LED进行控制发光，利用人眼的视觉暂留效应，LED发光单元的三种颜色产生混光，使得显示点阵能够呈现出各种的颜色和亮度。参照图1，为一种静态控制技术的电路原理图，每个LED的需要一个单独的驱动端口唯一的进行对应控制，该技术的优点是能够对每个LED都能够实现单独控制且每一个LED都能够在显示时间内实现全亮显示，因此显示屏的整体亮度较高，即使在白天也不会影响显示效果，但是该技术需要大量的驱动芯片，如果显示屏较大，制造成本也相对较高。而用分时控制技术是将一个发光体中的显示周期划分为多个子周期，每个子周期根据控制需要选通点亮相应颜色的LED，同时控制每种颜色的LED发光时间，由于显示周期很短，利用人眼的视觉暂留效应，发光体的三种颜色LED产生混光，使得显示点阵能够呈现出各种的颜色和亮度。其中上述的分时控制技术多采用二分之一，四分之一分时等等。以四分一分时为例，参照图2，显示点阵有多组发光体组成，每个发光体中包含了红、绿、蓝三基色LED，每个LED的一个电极分别连接控制单元的驱动端口，而同一组的发光体中所有LED的另一电极共线与一个选通端口相连，也就是通过选通端口控制选通某组LED显示单元，再通过驱动端口采用地址的形式选通不同的颜色LED。相对于静态控制技术而言，现有的分时控制技术能够节省大量的驱动芯片，大大的降低了制造成本，但是显示亮度会有所降低，在环境亮度较高的情况下其对比度就会较低，如白天，难以达到显示的要求。而且现有的分时控制技术中由于驱动端口的数目一般都是16个，并非是3的倍数，但是每个发光体需要三个驱动端口，因此必须将某些驱动端口通过导线延伸连接到上一组或下一组发光体中去，使得整个显示点阵的布线变得很复杂，并导致控制方法十分的繁琐，也就是控制程序的设计更加麻烦。另外上述分时技术不能够实现只采用某种颜色显示图案或动画的效果，如只采用红色LED显示图案或动画等，即上述分时技术不能实现不同颜色采用不同长短的分时子周期单独控制。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种三分之一分时LED显示控制技术，能够简化控制方法，也就是简化相应LED显示控制程序的设计，而且可以根据需要对红、绿、蓝三种不同的颜色，采用相同或者不同长短的分时子周期，甚至只采用某种颜色的LED发光单元进行显示，使用灵活。

本发明的另一目的是提供一种应用三分之一分时技术的LED显示控制系统，使得电路的布线更加清晰简单，充分利用了控制单元的端口同时也能够简化控制程序的设计。

本发明是这样来实现上述目的的：

三分之一分时LED显示控制技术，所述显示屏包括多组由三种颜色LED发光单元组成的发光体和控制单元，控制单元将每个发光体的显示周期按照一定的比例分割为3个子周期，在每个子周期内分别点亮发光体中相应颜色的LED发光单元。

一种应用三分之一分时技术的LED显示控制系统，包括控制单元和至少一组发光体，所述控制单元设有多个驱动端口以及三种不同颜色的选通输出端口各N个，每个发光体都包括三种不同颜色的LED发光单元，每个发光体中三个LED发光单元的一个电极共线并与所述控制单元的驱动端口相连，每组发光体中相同颜色LED发光单元的另一电极共线并分别与对应的颜色的选通端口相连。

本发明的有益效果是：三分之一分时技术是将发光体的显示周期分割为3个子周期，并在不同的子周期点亮相应颜色的LED发光单元，以达到在一个显示周期内发光体混光发出相应的彩色，也就是达到显示彩色图像或动画的效果，其控制电路的驱动端口分别连接每个发光体中三种颜色LED发光单元的一共线电极，再通过相应颜色的选通输出端口连接每组发光体中该种颜色LED发光单元另一电极，该结构也就是控制电路通过地址方式选择需要点亮的发光体，然后在通过选通输出端口依次选通该发光体中的颜色。由于选通输出端口的数量与发光体中LED发光单元数量相对应，不会像二分之一分时、四分之一分时等等技术需要将某些驱动端口通过导线延伸连接到上一组或下一组发光体中去，因此电路的布线更加清晰简单，同时也能够简化控制程序的设计。同样也是由于一种颜色的LED发光单元对应的是该种颜色的选通输出端，因此可以对红、绿、蓝三种不同的颜色，采用相同或者不同长短的分时子周期，这样，就可以通过控制软件，用简单的方式，使红、绿、蓝三种颜色LED发光单元的混色效果达到最逼真和自然，此外如果显示矩阵只需要点亮某种颜色LED发光单元显示该颜色的单色图案或动画，只需要该颜色的选通输出端输出信号即可，也就是很容易实现显示矩阵只以单一颜色LED发光单元显示的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是采用静态控制技术的方框原理图；

图2是采用四分之一分时技术控制系统的方框原理图；

图3是本发明的方框原理图；

图4-1是本发明驱动芯片的电路原理图；

图4-2是本发明主控芯片和选通电路的电路原理图；

图4-3是本发明发光体的电路原理图。

具体实施方式

参照图3和图4(包括图4-1，图4-2及图4-3)，三分之一分时LED显示控制技术，所述显示屏包括多组由三种颜色LED发光单元组成的发光体2和控制单元1，控制单元1将每个发光体2的显示周期按照一定的比例分割为3个子周期，在每个子周期内分别点亮发光体2中相应颜色的LED发光单元。具体而言，是控制单元1通过不同颜色的选通输出端口连接发光体2中相对应颜色的LED发光单元，在不同的子周期，相应颜色的选通输出端口输出控制电平至相应颜色的LED发光单元。相应的应用这种三分之一分时技术的LED显示控制系统，包括控制单元1和至少一组发光体2，所述控制单元1设有多个驱动端口以及三种不同颜色的选通输出端口各N个，每个发光体2都包括三种不同颜色的LED发光单元，每个发光体2中三个LED发光单元的一个电极共线并与所述控制单元1的驱动端口相连，每组发光体2中相同颜色LED发光单元的另一电极共线并分别与对应的颜色的选通端口相连。一般来说，三种不同颜色一般是采用红、绿和蓝三基色，这样所有的颜色都能够通过这三种颜色混色获得，从而能够实现显示点阵的全彩显示。而上述的N可以为1、2、3等等，即三分之一分时、六分之一分时或九分之一分时等等，也就是所述的选通个输出端口的数量为3的倍数即可。但是每种颜色显示的子周期可以均等分配或者不均等分配，如子周期均等情况下，其比例为1/3∶1/3∶1/3；而子周期不均等，如红色需要较长的子周期，则其比例可以为1/2∶1/4∶1/4，也就是每种颜色LED发光单元子周期的分配可以任意选择，这是需要根据实际显示图案或动画的颜色决定，同时灵活调节的子周期还可以弥补不同颜色LED发光单元由于本身显示亮度不一致的缺陷。另外在白天为了满足对比度的需要，可以点亮两种颜色LED发光单元或者只点亮某种颜色LED发光单元进行显示，使得显示亮度达到较高或最高，尽管在这种情况下不能够实现全彩显示，但也是兼顾制造成本和显示质量的一种折中解决方案。

概括而言三分之一分时LED显示控制技术的电路结构是控制电路的驱动端口分别连接每个发光体2中三种颜色LED发光单元的一共线电极，再通过相应颜色的选通输出端口连接每组发光体2中该种颜色LED发光单元另一电极，该结构也就是控制电路通过地址方式选择需要点亮的发光体2，然后在通过选通输出端口依次选通该发光体2中的颜色。由于选通输出端口的数量与发光体2中LED发光单元数量相对应，不会像二分之一分时、四分之一分时等等技术需要将某些驱动端口通过导线延伸连接到上一组或下一组发光体中去，因此电路的布线更加清晰简单，同时也能够简化控制程序的设计，同样也是由于一种颜色的LED发光单元对应的是该种颜色的选通输出端，因此可以对红、绿、蓝三种不同的颜色，采用相同或者不同长短的分时子周期，这样，就可以通过控制软件，用简单的方式，使红、绿、蓝三种颜色LED发光单元的混色效果达到最逼真和自然，此外如果显示矩阵只需要点亮某种颜色LED发光单元显示该颜色的单色图案或动画，只需要该颜色的选通输出端输出信号即可，也就是很容易实现显示矩阵只以单一颜色LED发光单元显示的要求。

由于每组LED发光单元都需要从控制单元1连接相应的控制信号线，如果三维显示矩阵的不是很大，那么可以控制单元1可以集成到一块电路或者直接采用计算机作为控制单元1，但是这样驱动信号线连接繁多而且错综复杂，导致接线困难而且容易出错，还会影响系统使用的稳定性。为了简化上述驱动信号线，所述控制单元1包括主控芯片11、驱动芯片12组和选通电路13，主控芯片11通过通信端口与驱动芯片12相连，每个驱动芯片12设有与每个发光体2中红、绿、蓝LED发光单元电极连接的驱动端口；主控芯片11还设有三个控制端口与选通电路13相应的三个输入端相连，而选通电路13设有红、绿和蓝三种颜色的选通输出端口各N个。主控芯片11主要是对显示数据进行存储和处理，协调整个显示点阵的显示工作，可以采用单片机；驱动芯片12主要是接收来自主控芯片11的控制信号，然后对控制信号进行解码并选择需要点亮的三基色LED发光单元，驱动芯片12与主控芯片11之间可以采用串行通信的方式连接，如采用串行移位寄存器，也就是只需要一根数据线或者再加上几根控制线即可，如数据信号DATA、时钟信号CLK、锁存信号STB和使能信号OE等等，这样能够有效的减少连接线，使得整个系统的布线更加合理简洁、提高使用的稳定性，而且也便于安装；选通电路13也是接收主控芯片11的控制信号处理后输出选通信号至红、绿、蓝色LED发光单元选择所需显示的颜色。

其中选通电路13的基本作用电子开关，可以由大功率的三极管或者开关集成电路组成，其输入端接收主控芯片11选通输出端的信号后控制电子开关，实现闭合和断开。

为了对上述显示点阵进行控制，本发明的控制方法如下：

首先需要获得显示数据，而显示数据一般包含地址参数、显示参数和时间参数。其中地址参数记录了LED发光单元在显示点阵中的位置，一般可以用(X，Y)表示。显示参数一般是包含了LED发光单元的(R、G、B)参数，而时间参数是表示某一时刻LED发光单元的状态。所述的显示数据一般可以通过采集或者设计获得，如可以对音乐数据进行采用，经计算机处理后形成相应的显示数据；还可以采用计算机图形处理，将所需的图形直接在计算机中绘画出来，然后经过程序的运算获得显示数据等等。然后，通过数据传输将显示数据输入到主控芯片11。在主控芯片11中每个LED发光单元都有唯一对应的地址，主控芯片11根据显示数据发出驱动信号，驱动芯片12组根据驱动信号中的地址信息接收并解码在相应的驱动端口输出电平，与此同时，主控芯片11也向选通电路13发出选通信号，选通电路13在相应的选通输出端口输出电平，那么对应地址的红、绿、蓝色LED发光单元就会发出相应的颜色，通过依次点亮红、绿、蓝色LED发光单元不同的颜色，且相应的点亮时间也不同，LED发光单元就会显示出相应的颜色以及亮度。

Claims (5)

1.三分之一分时LED显示控制技术，所述显示屏包括多组由三种颜色LED发光单元组成的发光体(2)和控制单元(1)，控制单元(1)将每个发光体(2)的显示周期按照一定的比例分割为3个子周期，在每个子周期内分别点亮发光体(2)中相应颜色的LED发光单元。

2.根据权利要求1所述的三分之一分时LED显示控制技术，其特征在于所述控制单元(1)通过不同颜色的选通输出端口连接发光体(2)中相对应颜色的LED发光单元，在不同的子周期，相应颜色的选通输出端口输出控制电平至相应颜色的LED发光单元。

3.应用权利要求1所述控制技术的LED显示控制系统，包括控制单元(1)和至少一组发光体(2)，所述控制单元(1)设有多个驱动端口以及三种不同颜色的选通输出端口各N个，每个发光体(2)都包括三种不同颜色的LED发光单元，每个发光体(2)中三个LED发光单元的一个电极共线并与所述控制单元(1)的驱动端口相连，每组发光体(2)中相同颜色LED发光单元的另一电极共线并分别与对应的颜色的选通端口相连。

4.根据权利要求3所述的LED显示控制系统，其特征在于所述控制单元(1)包括主控芯片(11)、驱动芯片(12)和选通电路(13)，主控芯片(11)通过通信端口与驱动芯片(12)相连，每个驱动芯片(12)设有与每个发光体(2)中的LED发光单元电极连接的驱动端口；主控芯片(11)还设有三个控制端口与选通电路(13)相应的三个输入端相连，而选通电路(13)设有三种不同颜色的选通输出端口各N个。

5.根据权利要求4所述的LED显示控制系统，其特征在于所述驱动芯片(12)为串行移位寄存器，主控芯片(11)与驱动芯片(12)以串行通信方式连接。

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