CN107274818B - 一种具备短路检测功能的led显示屏控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种具备短路检测功能的LED显示屏控制电路及控制方法，电路包括行线控制模块和列线控制模块，行线控制模块与各行线连接，列线控制模块与各列线连接，行线控制模块和列线控制模块在上电后首先进入短路检测模式：行线控制模块控制各个行线按照时序处于行消影模式，列线控制模块在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式，并在每次开启所有列线的列消影模式后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果。由于本发明可检测出LED短路位置，所以在换行消影时可关闭短路LED所在列的消影功能，保护短路LED所在行的消影功能，进而达到消除LED短路导致暗亮的目的，提升整体显示效果。

Description

一种具备短路检测功能的LED显示屏控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及LED显示驱动控制领域，尤其涉及一种具备短路检测功能的LED显示屏控制电路及控制方法。
背景技术
在日常的LED显示屏领域中，通常采用两种类型的芯片来分别控制由LED构成的矩阵的行线和列线，如图1所示，Row-Chip表示行线上的芯片，Col-Chip表示列线上的芯片。行线上的芯片接的是LED的阳极，列线上的芯片接的是LED的阴极，为了点亮LED，需要在LED阳极提供高电位，阴极提供低电位，使得LED两端的正向压降高于LED的开启电压。如图2所示，LED正常显示时其电流流向如标号为②的箭头所示，而不需要显示LED时，通常利用LED的单向导通特性，降低LED阳极电位和/或抬高LED阴极电位，由于行线和列线存在的寄生电容Cr和Cc会储存一定的电荷在异常情形下通过LED放电使得LED暗亮破坏整体显示效果，通常会在列线芯片换行显示之间(即在当前行点亮LED结束之后到下一行点亮LED开始之前)或LED不显示时对对应的寄生电容进行消影，即对行线寄生电容Cr进行放电，对列线寄生电容Cc进行充电。
但是在实际使用中，由于误焊和击穿等因素会使得某些LED出现短路现象，导致LED的反向阻抗很小，因此电流流向如标号为①的箭头所示，而这使得在该LED所在行显示结束后下一行显示开始前进行消影时，该LED所在列会通过LED对该LED所在行的行线寄生电容进行充电，使得该行的行消影效果失效，进而在下一行显示时某些LED可能出现暗亮的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种LED显示屏控制电路及控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具备短路检测功能的LED显示屏控制电路，包括行线控制模块和列线控制模块，所述行线控制模块与LED显示屏各行线分别连接，所述列线控制模块与LED显示屏各列线分别连接，所述行线控制模块和列线控制模块在上电后进入短路检测模式；
在短路检测模式时，所述行线控制模块控制各个行线按照时序处于行消影模式，所述列线控制模块在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式，并在每次开启所有列线的列消影模式后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果。
其中，所述行线控制模块和列线控制模块在短路检测完毕后进入正常工作模式，所述列线控制单元还用于在正常工作模式时根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后对各个列线的列消影模式的开启和关闭进行相应的控制。
较佳的，所述列线控制模块包括列线控制单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的列线开关单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的短路检测单元，各个列线开关单元以及各个短路检测单元与所述列线控制单元连接；
所述短路检测单元用于对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果；所述列线开关单元用于控制所连接的列线是否处于列消影模式，并在列线处于列消影模式时对列线的寄生电容进行充电；所述列线控制单元用于在短路检测模式期间触发所有列线开关单元按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在各个列线开关单元每次开启列线的列消影模式预设延时时间后触发相应的短路检测单元工作，并根据短路检测结果控制相应的列线开关单元提前关闭列线的列消影模式，所述列线控制单元还用于在正常工作模式期间在每一行线进行扫描之前读取行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
较佳的，每个所述短路检测单元均包括比较器，所述比较器的一个输入端连接相应的列线，所述比较器的另一个输入端接收参考电流信号，所述比较器的控制端和输出端连接列线控制单元。
较佳的，每个所述列线开关单元均包括串联于电源和地之间的第一开关管、第二开关管以及恒流源，第一开关管和第二开关管的控制端分别连接列线控制单元，所述第一开关管的输入端连接电源，所述第一开关管的输出端与第二开关管的输入端以及对应的列线连接，所述第二开关管的输出端经由恒流源接地。
较佳的，所述行线控制模块包括行线控制单元和与LED显示屏各行线分别一一对应连接的行线开关单元，各个行线开关单元与所述行线控制单元连接；
所述行线开关单元用于控制所连接的行线是否处于行消影模式，并在行线处于行消影模式时对行线的寄生电容进行放电，所述行线控制单元用于在短路检测模式期间触发各个行线开关单元控制各个行线按照扫描时序处于行消影模式预设时间。
较佳的，每个所述行线开关单元均包括串联于电源和地之间的第三开关管和第四开关管，第三开关管和第四开关管的控制端分别连接行线开关单元，所述行线开关单元所对应的行线连接于第三开关管和第四开关管之间。
本发明还要求保护一种LED显示屏控制方法，包括：在上电后进入短路检测模式，控制各个行线按照时序处于行消影模式，在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式，并在每次开启所有列线的列消影模式后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果；
在短路检测完毕后进入正常工作模式，在正常工作模式时根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后对各个列线的列消影模式的开启和关闭进行相应的控制。
具体的，在短路检测模式期间按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在每次开启列线的列消影模式预设延时时间后对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果，并根据短路检测结果提前关闭相应的列线的列消影模式；
具体的，在正常工作模式期间在每一行线进行扫描之前读取行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
实施本发明的LED显示屏控制电路及控制方法，具有以下有益效果：本发明可以检测出LED短路的位置，进而在换行消影时可以主动关闭短路LED所在列的消影功能，保护短路LED所在行的消影功能，进而达到消除LED短路导致暗亮的目的，提升整体显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是现有技术中LED显示屏电路结构示意图；
图2是某个LED灯短路时的点亮LED和消影两种情况下的电流流向示意图；
图3是本发明LED显示屏控制电路的实施例一的结构示意图；
图4是本发明LED显示屏控制电路的实施例二的局部结构示意图；
图5是实施例二的工作时序示意图；
图6是列线控制模块接收到的基于双线协议的短路检测时序示意图。
图7是列线控制模块内部读取短路检测结果后的列消影时序示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参考图3，本发明的LED显示屏控制电路包括行线控制模块100和列线控制模块200，所述行线控制模块100与LED显示屏各行线分别连接，所述列线控制模块200与LED显示屏各列线分别连接，所述行线控制模块100和列线控制模块200在上电后首先进入短路检测模式，在短路检测完毕后再进入正常工作模式；
在短路检测模式时，所述行线控制模块100控制各个行线按照时序处于行消影模式，所述列线控制模块200在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式，并在每次开启所有列线的列消影模式后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果。因为正常情况下二极管反向导通的电流很小，如果二极管被短路，则反向导通电流较大，所以基于此原理，本实施例可以根据列线电流判断列线中是否存在短路LED灯。
在正常工作模式时，所述列线控制模块200根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后对各个列线的列消影模式的开启和关闭进行相应的控制。具体的，正常工作模式时，所述列线控制模块200在每一行线进行扫描之前读取待行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
具体的，本实施例中，所述行线控制模块包括行线控制单元和与LED显示屏各行线分别一一对应连接的行线开关单元，各个行线开关单元与所述行线控制单元连接。所述列线控制模块具体包括：列线控制单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的列线开关单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的短路检测单元，各个列线开关单元以及各个短路检测单元与所述列线控制单元连接。
图3中以8行16列为例，101a-108a表示8个行线对应的8个行线开关单元，201a-216a表示16个列线对应的16个列线开关单元，201b-216b表示16个列线对应的16个短路检测单元，行线控制单元、列线控制单元并未在图中示意。
其中，所述短路检测单元用于对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果；所述列线开关单元用于控制所连接的列线是否处于列消影模式，并在列线处于列消影模式时对列线的寄生电容进行充电，所述行线开关单元用于控制所连接的行线是否处于行消影模式，并在行线处于行消影模式时对行线的寄生电容进行放电。
在短路检测模式期间，所述行线控制单元控制触发各个行线开关单元控制各个行线按照扫描时序处于行消影模式预设时间，同步的，所述列线控制单元触发所有列线开关单元按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间(即在每一次控制一行线处于行消影模式时，都使所有列线同步同时处于列消影模式)。考虑到检测的可靠性，列线控制单元在各个列线开关单元每次开启列消影模式预设延时时间后才触发相应的短路检测单元工作，并根据短路检测结果控制相应的列线开关单元提前关闭列消影模式(即开启后不再保持预设时间才关闭)。
具体的，本实施例中每个所述列线开关单元均包括串联于电源和地之间的第一开关管、第二开关管以及恒流源，第一开关管和第二开关管的控制端分别连接列线控制单元，所述第一开关管的输入端连接电源，所述第一开关管的输出端与第二开关管的输入端以及对应的列线连接，所述第二开关管的输出端经由恒流源接地。如图中，开关管Pc0-15分别表示16个第一开关管，开关管Nc0-15分别表示16个第二开关管，I0表示恒流源。
具体的，本实施例中每个所述行线开关单元均包括串联于电源VDD和地之间的第三开关管和第四开关管，第三开关管和第四开关管的控制端分别连接行线开关单元，所述行线开关单元所对应的行线连接于第三开关管和第四开关管之间。如图中，开关管Pr0-7分别表示8个第三开关管，开关管Nr0-7分别表示8个第二开关管。
可以理解的是，虽然本实施例中第一、第三开关管为PMOS管，第二、第四开关管为NMOS管，实际上第一至第四开关管的型号和类型并不做限制，PMOS管也可以用NMOS管替代，NMOS管也可以用PMOS管替代，MOS管还可以用三极管替代，等等。
其中，行消影模式是指对行线的寄生电容进行放电，具体是通过控制第四开关管导通实现；列消影模式是指对列线的寄生电容进行充电，具体是通过控制第一开关管导通实现。图4中，当开启行线的行消影模式时，Nr0导通，Pr0截止；开启列线的列消影模式时，Pc0导通，Nc0截止，短路的LED等效为一个小阻值电阻R，流过LED的电流方向如图4中的标号为①的箭头所示，由于本实施例取消对短路LED灯的列消影，因此可以避免该电流对行消影的影响。
实施例二
图4中仅以第1行第1列交叉处的LED灯为例进行示意。本实施例中，每个所述短路检测单元均包括比较器，所述比较器的同相输入端连接相应的列线，所述比较器的异相输入端接收参考电流信号Ishort，所述比较器的控制端和输出端连接列线控制单元，列线控制单元通过控制输送给比较器控制端的电压sht_dt实现对短路检测的启停控制，比较器输出端的信号short_state则为检测结果，本实施例中比较器的同相输入端连接相应的列线，所以如果比较器输出端的信号short_state为高电平则代表列线中电流较大，即列线与行线交叉处的LED灯短路，否则比较器输出端的信号short_state为低高电平则代表列线与行线交叉处的LED灯正常不存在短路。
如图5，以第一颗LED灯为例，示意了其工作时序。其中标号①的时段即表示处于短路检测模式，标号②的时段即表示正常工作模式，图6和图7中DCLK、LED、OE属于外部发送信号的时序。
本实施例中，短路检测模式的开启和关闭，以及进入短路检测模式后各行线的行消影模式的开启和关闭、各列线启动列消影模式的开启和关闭，都是通过外部指令写入寄存器控制。结合图5-7，本实施例的详细工作原理是：
1)系统上电后时，如图6所示，外部先后发送2个DCLK写状态寄存器1,4个DCLK写状态寄存器2，写入该指令后即意味着进入短路检测模式需要对各行按照时序进行短路检测，即首先对第一行作为当前行，通过发送6个DCLK开启当前行的短路检测功能，即当前行的行消影模式的开启和所有列的列消影模式的开启，执行步骤2)。
2)经过预设延时时间t1后，检测各列线的短路状态：以列线Col0为例，检测列线Col0中的列消影电流的电流分量Ixy0，若其超过参考值Ishort，则short_state＝1，判定当前行与第1列交叉处的LED灯处于短路状态，否则short_state＝0，判定当前行第1列交叉处的LED灯处于非短路状态。当前行与其他列线Col0-Col15交叉处的LED灯的状态同理进行判定。
3)把检测结果short_state储存到对应的内部RAM中，若short_state＝1则立即关闭相应列线的列消影模式，否则在列消影模式持续预设时间t2时间后自动关闭，使得列线处于悬空状态；
4)检测完后再发送3个DCLK关闭当前行的短路检测功能，即关闭当前行的行消影模式以及关闭所有列的列消影模式。将下一行作为当前行，同时发送下一组短路检查的开始指令(6个DCLK)，继续执行步骤2)，直到完成整个屏的短路检测；
5)检测完短路信息后，外部再发送显示指令，如图7所示，其中2个DCLK表示写状态寄存器1，4个DCLK表示写状态寄存器2，使得列线控制模块工作在正常点亮LED模式，在点亮对应的某一扫(某一行线)时，列线控制模块先从RAM中读取相应的短路检测结果，若某一LED处于短路状态，则关闭该短路LED灯所对应的列线的列消影功能，如图5中的第1扫第0列的消影使能时序所示。
基于同一发明构思，本发明还公开了一种LED显示屏控制方法，包括：
在上电后进入短路检测模式，控制各个行线按照时序处于行消影模式，在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式，并在每次开启所有列线的列消影模式后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果。具体的，在短路检测模式期间，控制各个行线按照扫描时序处于行消影模式预设时间，并且按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在每次开启列线的列消影模式预设延时时间后对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果，并根据短路检测结果提前关闭相应的列线的列消影模式；
在短路检测完毕后进入正常工作模式，在正常工作模式时根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后对各个列线的列消影模式的开启和关闭进行相应的控制。具体的，在正常工作模式期间在每一行线进行扫描之前读取行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
综上所述，实施本发明的LED显示屏控制电路，具有以下有益效果：本发明可以检测出LED短路的位置，进而在换行消影时可以主动关闭短路LED所在列的消影功能，保护短路LED所在行的消影功能，进而达到消除LED短路导致暗亮的目的，提升整体显示效果。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种具备短路检测功能的LED显示屏控制电路，其特征在于，包括行线控制模块和列线控制模块，所述行线控制模块与LED显示屏各行线分别连接，所述列线控制模块与LED显示屏各列线分别连接，所述行线控制模块和列线控制模块在上电后进入短路检测模式；
在短路检测模式时，所述行线控制模块控制各个行线按照时序处于行消影模式预设时间，所述列线控制模块在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在每次开启所有列线的列消影模式预设延时时间后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果，并根据短路检测结果控制短路LED灯所在的列线提前关闭列消影模式；
所述行线控制模块和列线控制模块在短路检测完毕后进入正常工作模式，所述列线控制模块还用于在正常工作模式时根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
2.根据权利要求1所述的LED显示屏控制电路，其特征在于，所述列线控制模块包括列线控制单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的列线开关单元、与LED显示屏各列线分别一一对应连接的短路检测单元，各个列线开关单元以及各个短路检测单元与所述列线控制单元连接；
所述短路检测单元用于对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果；所述列线开关单元用于控制所连接的列线是否处于列消影模式，并在列线处于列消影模式时对列线的寄生电容进行充电；所述列线控制单元用于在短路检测模式期间触发所有列线开关单元按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在各个列线开关单元每次开启列线的列消影模式预设延时时间后触发相应的短路检测单元工作，并根据短路检测结果控制相应的列线开关单元提前关闭列线的列消影模式，所述列线控制单元还用于在正常工作模式期间在每一行线进行扫描之前读取行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
3.根据权利要求2所述的LED显示屏控制电路，其特征在于，每个所述短路检测单元均包括比较器，所述比较器的一个输入端连接相应的列线，所述比较器的另一个输入端接收参考电流信号，所述比较器的控制端和输出端连接列线控制单元。
4.根据权利要求2所述的LED显示屏控制电路，其特征在于，每个所述列线开关单元均包括串联于电源和地之间的第一开关管、第二开关管以及恒流源，第一开关管和第二开关管的控制端分别连接列线控制单元，所述第一开关管的输入端连接电源，所述第一开关管的输出端与第二开关管的输入端以及对应的列线连接，所述第二开关管的输出端经由恒流源接地。
5.根据权利要求1所述的LED显示屏控制电路，其特征在于，所述行线控制模块包括行线控制单元和与LED显示屏各行线分别一一对应连接的行线开关单元，各个行线开关单元与所述行线控制单元连接；
所述行线开关单元用于控制所连接的行线是否处于行消影模式，并在行线处于行消影模式时对行线的寄生电容进行放电，所述行线控制单元用于在短路检测模式期间触发各个行线开关单元控制各个行线按照扫描时序处于行消影模式预设时间。
6.根据权利要求5所述的LED显示屏控制电路，其特征在于，每个所述行线开关单元均包括串联于电源和地之间的第三开关管和第四开关管，第三开关管和第四开关管的控制端分别连接行线开关单元，所述行线开关单元所对应的行线连接于第三开关管和第四开关管之间。
7.一种LED显示屏控制方法，其特征在于，包括：在上电后进入短路检测模式，控制各个行线按照时序处于行消影模式预设时间，在每一行线处于行消影模式时控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在每次开启所有列线的列消影模式预设延时时间后对各列线的电流进行检测，根据每次所有列线的电流检测结果确定并存储各个行线的各个LED灯的短路检测结果，并根据短路检测结果控制短路LED灯所在的列线提前关闭列消影模式；
在短路检测完毕后进入正常工作模式，在正常工作模式时根据存储的短路检测结果，在每个行线扫描完毕后控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
8.根据权利要求7所述的显示屏控制方法，其特征在于，
在短路检测模式期间按照行线的扫描时序间歇性的控制所有列线同时处于列消影模式预设时间，并在每次开启列线的列消影模式预设延时时间后对所连接的列线的电流进行检测，如果电流超过预设值则生成代表短路的短路检测结果，并根据短路检测结果提前关闭相应的列线的列消影模式；
在正常工作模式期间在每一行线进行扫描之前读取行线的短路检测结果，如果行线中存在短路LED灯，则在行线扫描完毕后，控制除短路LED灯所在列线以外的其他列线处于列消影模式。
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