CN103077678A - 一种利用高频率分布式脉冲控制lde显示亮度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法。本发明采用高频率分布式脉冲来控制LED亮度，所述高频率分布式脉冲的脉冲宽度为一个时钟周期，即，0.0001秒，本发明扫描一行LED仅需要一个时钟周期，并且将列扫描脉冲的低电平持续时间均设置为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。本发明可以适用于128行甚至更多的LED显示矩阵，大大降低了电路要求，降低了生产成本，同时，由于LED闪动速度高达每秒钟一千次以上，因此人眼不会感觉到LED的闪动。

Description

一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，特别涉及一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法。

背景技术

发光二极管(Light-Emitting Diode，简称LED)具有体积小、电压低、寿命长、回应快、无频闪、耗能少、发热少等优点，是新一代绿色、节能、环保、长寿命全固体照明光源。

以LED矩阵显示的设备，为了简化控制，大多采用行列的方法，分次点亮LED，利用人眼的视觉暂留，完成整个昼画面的显示。由于要完成多达数百上千等级不同亮度的控制，现有技术大多采用控制点亮LED时间长短，达到不同亮度的效果。由于控制速度和满足人眼的闪动速度要求，目前大多采用2行至16行LED的设计。在大矩阵LED阵列设计中，要将大矩阵LED阵列分成很多小块进行处理，这种处理方式比较复杂，而且成本高，同时闪动速度接近人眼的极限，很多时有些人会感到画面闪动。

发明内容

为此，本发明提出一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，可充分地消除由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或多个问题。

本发明另外的优点、目的和特性，一部分将在下面的说明书中得到阐明，而另一部分对于本领域的普通技术人员通过对下面的说明的考察将是明显的或从本发明的实施中学到。通过在文字的说明书和权利要求书及附图中特别地指出的结构可实现和获得本发明目的和优点。

本发明提供了一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

1)，设置一个3×4的LED阵列；

2)，利用高频率分布式脉冲产生电路来产生高频率分布式脉冲，所述高频率分布式脉冲分为行扫描脉冲和列扫描脉冲，所述行扫描脉冲的脉冲宽度为一个时钟周期，所述时钟周期为0.0001秒；

3)，利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描，其中，扫描一行的LED仅需要一个时钟周期，扫描整个3×4的LED阵列则需要：3×0.0001秒＝0.0003秒。

4)，在利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描的同时，利用所述列扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行列扫描。其中，

当某行扫描脉冲的电平为高，并且某列扫描脉冲的电平为低时，会点亮对应于所述某行和某列交叉处的LED，每个列扫描脉冲的低电平的持续时间均为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。

优选的，所述LED的亮度等级分为1-256级，亮度等级越高，则LED越亮。

优选的，对于亮度等级为256级的来说，在每次行扫描脉冲的电平为高时，该最亮的LED对应的列扫描脉冲的电平均为低，并且列扫描脉冲的低电平持续一个时钟周期。

优选的，对于所述最亮的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为3个时钟周期；由于每隔0.0003秒完成一次对整个3×4的LED阵列的扫描，并且每次扫描时，该最亮的LED都被点亮，所以该最亮的LED每秒闪动的次数为：：1/0.0003≈3333次闪动。

优选的，对于亮度等级为128级的LED来说，每隔一次行扫描脉冲的电平为高时，该亮度等级为128级的LED对应的列扫描脉冲的电平为低；对于该亮度等级为128级的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为6个时钟周期；由于每完成两次对整个3×4的LED阵列的扫描，该亮度等级为128级的LED被点亮一次，所以，该亮度等级为128级的LED每秒闪动的次数为：1/0.0006≈1667次闪动。

优选的，亮度等级为1的LED的列扫描脉冲的脉冲周期为：256×3＝768个时钟周期；所述亮度最低的LED每秒闪动的次数为：1/768×0.0001≈13次。

优选的，将所述LED阵列替换为超过128行的LED阵列。

本发明采用高频率分布式脉冲来控制LED亮度，可以实现128行甚至更多的LED显示矩阵，大大降低了电路要求，降低了生产成本，同时，由于LED闪动速度高达每秒钟一千次以上，因此人眼不会感觉到LED的闪动。

附图说明

图1为根据本发明实施例的LED矩阵的示意图。

图2为采用PWM脉冲控制LED显示亮度的原理图。

图3(a)和图3(b)为根据本发明实施例的、利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的原理图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

图1为根据本发明实施例的LED矩阵的示意图。如图1所示，其中示出了3×4的LED矩阵。由图1可以看出，该3×4的LED矩阵包括三行(R0，R1，R2)以及四列(C0，C1，C2，C3)共12个LED。然而，这仅仅是为了举例说明，并不解释为对本发明的限制。

图2为采用PWM脉冲控制LED显示亮度的原理图。如图2所示，其中，横坐标表示PWM脉冲的持续时间，本发明选取的时钟控制精度为1/10000s，即，时钟周期为1/10000s，其中，横坐标的坐标值为时钟的个数。

对LED阵列进行扫描的PWM脉冲分为行扫描脉冲和列扫描脉冲，图2的上半部分表示扫描R0，R1和R2行的LED的行扫描脉冲，下半部分分别表示亮度等级为1和亮度等级为256时的C0-C3列的列扫描脉冲，需要说明的是，图2只是示例性的画出了亮度为1和256的两个列扫描脉冲，但是实际上，对于每个行扫描脉冲来说，每列都有一个对应的列扫描脉冲。其中，只有当行扫描脉冲为高，并且列扫描脉冲为低时，相应的LED才会被点亮。通过控制列扫描脉冲的低电平的持续时间，可以控制点亮的LED的亮度。下面将对此进行详细说明。

例如，假设亮度＝1的列扫描脉冲为第一列C0的列扫描脉冲，亮度＝256的列扫描脉冲为第二列C1的列扫描脉冲，那么，在第一行R0的行扫描脉冲为高的期间(如图2所示，持续256个时钟周期)，第一列的列扫描脉冲C0为低时，图2中的3行4列的LED矩阵中的第一行第一列的LED(记为LED11)被点亮。由于第一列的列扫描脉冲持续时间很短，只有一个时钟周期，所以此时点亮的LED的持续时间最短，亮度等级最低(亮度等级＝1，与一个列扫描时钟周期相对应)。同样地在在第一行R0的行扫描脉冲为高的期间，第二列的列扫描脉冲C1为低时，图2中的3行4列的LED矩阵中的第一行第二列的LED(记为LED12)被点亮。由于第二列的列扫描脉冲持续时间很长，有256个时钟周期(与行扫描周期的时间相同)，所以此时点亮的LED的持续时间最长，亮度等级最高(亮度等级＝256，与256个列扫描时钟周期相对应)。

也就是说，亮度等级为1时，列扫描脉冲为低时的持续时间很短，只有一个时钟周期，所以此时点亮的LED最暗，而当亮度等级为256时，列扫描脉冲电平为低时的持续时间很长，为256个时钟周期，所以此时点亮的LED最亮。由此可知，通过控制列扫描脉冲的脉冲电平为低时的持续时间，可以控制点亮的LED的亮度。

由图2可以看出，传统的PWM脉冲是对R0-R2行的LED按顺序进行先后扫描，扫描一行的LED即需要256个时钟周期，扫描三行则需要3×256个时钟周期，每个时钟周期的持续时间为1/10000s，则扫描全部3×4的LED阵列所需要时间则为：3×256×1/10000秒＝0.0768秒，则所有的LED每秒钟要大概闪烁1/0.0768≈13次，这会使人眼感觉到画面的闪动，从而引起不适。

为此，本发明提出了利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，可克服传统的采用PWM脉冲控制LED显示亮度的缺陷。

根据本发明实施例的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法具体包括以下步骤：

1)，设置一个3×4的LED阵列；

2)，利用高频率分布式脉冲产生电路来产生高频率分布式脉冲，所述高频率分布式脉冲分为行扫描脉冲和列扫描脉冲，所述行扫描脉冲的脉冲宽度为一个时钟周期，所述时钟周期为0.0001秒；

3)，利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描，其中，扫描一行的LED仅需要一个时钟周期，扫描整个3×4的LED阵列则需要：3×0.0001秒＝0.0003秒；

4)，在利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描的同时，利用所述列扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行列扫描；其中，

当某行扫描脉冲的电平为高，并且某列扫描脉冲的电平为低时，会点亮对应于所述某行和某列交叉处的LED，每个列扫描脉冲的低电平的持续时间均为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。

下面根据图3(a)来进行具体说明。

图3(a)为根据本发明实施例的、利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的原理图。

可以采用常规的硬件电路来产生本发明所采用的高频率分布式脉冲，优选的，本发明通过采用硬件电路单片机AT89S52和CPLD器件EPM7128SLC84的组合，产生本发明驱动LED显示阵列所需要的高频率分布式脉冲。

单片机AT89S52和CPLD器件EPM7128SLC84是本领域技术人员常用的器件，在此省略了该器件的电路连接示意图和对其产生高频率分布式脉冲的说明。

如图3(a)所示，其中，横坐标表示脉冲的持续时间，本发明选取的时钟控制精度为1/10000s，即，时钟周期为1/10000s，其中，横坐标的坐标值为时钟的个数。

类似于图2，图3(a)的上半部分表示扫描R0，R1和R2行的LED的行扫描脉冲，下半部分分别表示亮度等级为256，128和1时的列扫描脉冲，需要说明的是，图3(a)只是示例性的画出了亮度为256，128和1的三个列扫描脉冲，但是实际上，对于每个行扫描脉冲来说，每列都有一个对应的列扫描脉冲。其中，只有当R0-R2行LED的扫描脉冲的电平为高，并且列扫描脉冲的电平为低时，相应的LED才会被点亮。通过控制列扫描脉冲的低电平的持续时间，可以控制点亮的LED的亮度。下面将对此进行详细说明。

如图3(a)所示，本发明采用分布式脉冲设计，通过高频率分布式脉冲产生电路来产生高频率分布式脉冲，所述高频率分布式脉冲分为行扫描脉冲和列扫描脉冲，所述行扫描脉冲的脉冲宽度(即，行扫描脉冲的高电平的持续时间)为一个时钟周期，所述时钟周期为0.0001秒。利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描，其中，扫描一行的LED仅需要一个时钟周期，那么扫描整个3×4的LED阵列则需要：3×0.0001秒＝0.0003秒，也就是3个时钟周期。由图3(a)也可以看出，扫描3×4的LED阵列的行扫描脉冲的脉冲周期为3个时钟周期，即，0.0003秒。

在本发明中，在利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描的同时，利用所述列扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行列扫描；其中，当某行扫描脉冲的电平为高，并且某列扫描脉冲的电平为低时，会点亮对应于所述某行和某列交叉处的LED。由图3(a)显然可以看出，行扫描脉冲和列扫描脉冲同步的开始对LED阵列进行扫描。在本发明中，每个列扫描脉冲的低电平的持续时间均为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。

如图3(a)所示，对于最亮的(即，亮度等级为256级)的LED来说，在每次行扫描脉冲的电平为高时，该最亮的LED对应的列扫描脉冲的电平均为低，并且列扫描脉冲的低电平持续一个时钟周期，也就是说，每次行扫描到该LED时，在行扫描期间，该LED都点亮，所以该LED最亮。由图3(a)可以看出，对于最亮的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为3个时钟周期。由于每隔0.0003秒完成一次对整个3×4的LED阵列的扫描，并且每次扫描时，该最亮的LED都被点亮，所以该最亮的LED每秒会大概有：1/0.0003≈3333次闪动。

以此计算，对于半亮(即，亮度等级为128级)的LED来说，每隔一次行扫描脉冲的电平为高时，该半亮的LED对应的列扫描脉冲的电平为低。由图3(a)可以看出，对于半亮的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为6个时钟周期。由于每完成两次对整个3×4的LED阵列的扫描，该半亮的LED被点亮一次，所以，该半亮的LED每秒会大概有：1/0.0006≈1667次闪动。

由此可知，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，即可控制各种不同亮度的LED。另外，由图3(b)可知，亮度等级最低的(即，亮度等级为1)的LED的时钟周期为：256×3＝768。也就是说，每768个时钟周期，该LED才被点亮一次，所以该LED的亮度最低，该亮度最低的LED每秒闪动的次数为：1/768×0.0001≈13次。

也就是说，通过采用本发明的技术方案，只有亮度最低的LED才会每秒闪动13次，由于每秒闪动13次的LED是整个LED阵列中最暗的LED，因此，不会引起人眼有不舒适的感觉。

通过以上分析可知，本发明采用高频率分布式脉冲来控制LED亮度，所述高频率分布式脉冲的脉冲宽度为一个时钟周期，即，0.0001秒，本发明扫描一行LED仅需要一个时钟周期，并且将列扫描脉冲的低电平持续时间均设置为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。本发明可以适用于128行甚至更多的LED显示矩阵，大大降低了电路要求，降低了生产成本，同时，由于LED闪动速度高达每秒钟一千次以上，因此人眼不会感觉到LED的闪动。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤： 

1)，设置一个3×4的LED阵列； 

2)，利用高频率分布式脉冲产生电路来产生高频率分布式脉冲，所述高频率分布式脉冲分为行扫描脉冲和列扫描脉冲，所述行扫描脉冲的脉冲宽度为一个时钟周期，所述时钟周期为0.0001秒； 

3)，利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描，其中，扫描一行的LED仅需要一个时钟周期，扫描整个3×4的LED阵列则需要：3×0.0001秒＝0.0003秒。 

4)，在利用所述行扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行逐行扫描的同时，利用所述列扫描脉冲对所述3×4的LED阵列进行列扫描。其中， 

当某行扫描脉冲的电平为高，并且某列扫描脉冲的电平为低时，会点亮对应于所述某行和某列交叉处的LED，每个列扫描脉冲的低电平的持续时间均为一个时钟周期，通过控制列扫描脉冲的脉冲周期，来控制点亮的LED的亮度。 

2.根据权利要求1所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，所述LED的亮度等级分为1-256级，亮度等级越高，则LED越亮。 

3.根据权利要求2所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，对于亮度等级为256级的来说，在每次行扫描脉冲的电平为高时，该最亮的LED对应的列扫描脉冲的电平均为低，并且列扫描脉冲的低电平持续一个时钟周期。 

4.根据权利要求3所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，对于所述最亮的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为3个时钟周 期；由于每隔0.0003秒完成一次对整个3×4的LED阵列的扫描，并且每次扫描时，该最亮的LED都被点亮，所以该最亮的LED每秒闪动的次数为::1/0.0003≈3333次闪动。 

5.根据权利要求2所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，对于亮度等级为128级的LED来说，每隔一次行扫描脉冲的电平为高时，该亮度等级为128级的LED对应的列扫描脉冲的电平为低；对于该亮度等级为128级的LED来说，其列扫描脉冲的脉冲周期为6个时钟周期；由于每完成两次对整个3×4的LED阵列的扫描，该亮度等级为128级的LED被点亮一次，所以，该亮度等级为128级的LED每秒闪动的次数为：1/0.0006≈1667次闪动。 

6.根据权利要求2所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，亮度等级为1的LED的列扫描脉冲的脉冲周期为：256×3＝768个时钟周期；所述亮度最低的LED每秒闪动的次数为：1/768×0.0001≈13次。 

7.根据权利要求1所述的利用高频率分布式脉冲控制LDE显示亮度的方法，其特征在于，可以将所述LED阵列替换为超过128行的LED阵列。 

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