CN1187729C - 全色发光二极管(led)显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所采纳的是一种系统配置，在其中，一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它给出一组控制信号和准备在屏幕模块上显示的图像数据，它被数据发送装置所连接。在屏幕模块中，为屏幕上的每一个像素安装了第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路以及第3颜色灰度控制电路，以便对各LED进行脉冲式点亮。数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个图像数据传送控制装置，用于从帧存储器读出图像数据，以及按照预定的像素顺序，连同预定的数据传送时钟一起，向数据发送装置输出图像数据；第1颜色高速脉冲序列产生装置，第2颜色高速脉冲序列产生装置，以及第3颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路，以及第3颜色灰度控制电路；以及一个高速脉冲序列输出装置，用于向数据发送装置输出针对各自的第1颜色、第2颜色和第3颜色的各高速脉冲序列。高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生2n个(或者一个稍为低于它的数目)高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化。

Description

全色发光二极管(LED)显示系统
技术领域
本发明涉及一个例如通过将三基色RGB(红、绿和蓝)的LED灯加以组合，来显示灰度层次丰富的多色图像的全色发光二极管(LED)显示系统。特别是，本发明涉及一个采用脉冲宽度调制方法的系统，它通过基于每一种颜色的灰度数据的已经进行脉冲宽度调制的驱动脉冲，来点亮和驱动一个LED灯。
技术背景
全色LED显示系统的基本结构
随着高亮度蓝色发光二极管(LED)的开发，将三基色RGB组合在一起的全色LED显示系统开始走向普及。典型装置的规格的一个实例如下。显示屏幕的大尺寸为2.4米高和3.4米宽。在这个屏幕上，垂直地排列着480行以及在每一行上横向排列着128个点共计61,440个像素灯。每一个像素灯是一个LED多色组合灯，在其中，三基色RGB的各LED被密集地集中。用于驱动一个像素的像素数据共有24位，即，对每一种基色来说各为8位。对每一种基色来说，显示的灰度层次各为256种色调，因此，16,777,216种颜色的全色表示成为可能。
在这种类型的全色LED显示系统中，有可能使用一种NTSC视频信号(用于常规电视广播系统或磁带录像机中)作为它的视频源。已经被输入到显示控制装置的NTSC视频信号经过A/D转换，并且被转换和被处理为总共24位的数字信号，对RGB三基色来说各为8位。对应于61,440个像素灯、含有(61,440×24)位的1屏图像数据被缓存于帧存储器之中。针对一个单独的像素的24位图像数据从这个帧存储器被分别地分配到每一个像素灯的驱动电路，并且被锁存于该驱动电路的一个寄存器之中。
在像素灯驱动电路中，按照与被锁存于该寄存器的8位红色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各红色LED。类似地，按照与8位绿色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各绿色LED，以及按照与8位蓝色数据相对应的一种色调来驱动和点亮各蓝色LED。
用脉冲宽度调制方法进行灰度控制
通常用一种已知的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制。连续地产生具有足够高的频率稳定度的时钟脉冲；时钟脉冲使一个(28)＝8位的计数器每次加1；并且该计数器的计数数值按照一个恒定的周期Ts从全“0”变到全“1”。使用数字比较器，通过将这个8位的计算数值跟锁存在驱动电路的寄存器中的8位灰度数据的大小进行比较，从比较器输出一个驱动脉冲，其脉冲宽度对应于8位灰度数据，并且具有上述周期Ts。在驱动脉冲的脉冲宽度Tw的持续时间内，像素灯驱动电路令恒定电流流过LED并使之点亮。按照周期Ts重复地进行脉冲式的点亮。
这就是说，具有周期Ts的驱动脉冲，其脉冲宽度Tw正比于8位灰度数据的二进制数值，并且在周期Ts中的时间Tw内，通过以恒定电流对LED进行脉冲式点亮，来获得对应于8位灰度数据的显示亮度。
电视信号的Gamma校正
即使在今天，主流的电视图像显示装置仍然是阴极射线管(CRT)电视机。由于CRT电视机的RGB三基色荧光物质的亮度不与输入视频信号的电压成正比，所以介于输入信号与光输出之间的关系是非线性的。众所周知，这样一种特性被称为Gamma特性。若在每一部电视机上对CRT的非线性(Gamma)进行校正，则会使电视机变得复杂和昂贵。因此，在当前的电视方法中，在发送一侧广播的是已经进行Gamma校正的信号。实际的Gamma数值成为根据测量条件和测量方法而产生很大差异的数值。在NTSC方法中，Gamma校正是在假定图像显示器件的Gamma值为2.2的条件下进行的。
然而，在LED显示系统中，介于输入信号与光输出之间的关系近似地为线性，并且不是像CRT电视机的Gamma特性那样的非线性。这种关系完全不是非线性的，但其特性显著地不同于CRT的Gamma特性。
若将一个经过Gamma校正的NTSC视频信号作为LED显示信号的视频源，则需要用某种装置来进行逆Gamma校正，并且若希望实现高质量的图像显示，则要根据LED的近似线性特性来进行灰度控制。
通过非线性的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制
在一份发表于1995年的日本专利申请公报(第7-306659号)中，公开了如下的涉及多色LED显示单元的一种技术：
(1)通过顺序地排列三基色RGB的多个LED，来形成一个LED显示单元(屏幕)。用于点亮每一个LED并调节其发光颜色和亮度的LED点亮电路被安装到该单元之中。
(2)LED点亮电路包括：一个脉冲宽度调制电路，它输出对应于输入灰度数据的驱动脉冲；以及一个LED驱动电路，它用来自脉冲宽度调制电路的驱动脉冲来点亮LED。
(3)脉冲宽度调制电路包括：一个非线性计数器，在其中，介于时间与计数数值之间的关系具有非线性的形式；以及一个数字比较器，它将非线性计数器的计数数值跟存储在缓冲存储器里面的灰度数据的大小加以比较，以产生上述的驱动脉冲。
(4)非线性计数器包括：一个脉冲发生器，它产生各具有不同周期的16种类型的计数脉冲；一个选择电路，它从16种类型的计数脉冲中选择一种类型；一个二进制计数器，它对已经由上述电路选出的计数脉冲进行计数；以及一个解码器电路，它产生一种选择信号，用于从二进制计数器的高4位中选出16种类型的计数脉冲。
(5)当二进制计数器的计数数值较小时，选择电路根据来自解码器电路的选择信号，已经选出一个具有短周期的计数脉冲，并且因此，二进制计数器的计数数值快速地增加。当二进制计数器的计数数值变大时，来自解码器电路的选择信号发生改变，并且该选择电路选出一个具有长周期的计数脉冲，并且因此，二进制计数器的计数数值缓慢地增加。
(6)从一个外部设备，例如显示控制器，连续地向LED显示系统发送灰度数据，并将其暂时地存储在一个存储器之中。存储在一个存储器之中的灰度数据经由缓冲存储器被输入到数字比较器。从数字比较器输出的驱动脉冲的脉冲宽度Tw相对于灰度数据来说，进行了非线性调制；在灰度数据较小的范围内，脉冲宽度Tw的变化率很小，随着灰度数据变大，脉冲宽度Tw的变化率也随之变大。
在如上所述的常规多色LED显示单元中，通过采用非线性的脉冲宽度调制方法来进行灰度控制，在将经过Gamma校正的NTSC视频信号作为视频源的情况下，有可能实行一种类似于行图形近似的逆Gamma校正，使之匹配于LED的近似的线性特性，从而实现高质量的图像显示。
然而，在此项已知的技术中，由于进行类似于行图形近似的逆Gamma校正，所以难以用简单的电路结构来实现高质量的逆Gamma校正，同时也难以实现充分满意的超级图像质量。还有，由于用非线性的脉冲宽度调制方法来实行灰度控制的电路结构被安装到LED显示单元之中，当考虑将其用于一个特大屏幕的LED显示装置的实施例之中时，就存在如下所述的结构方面的问题。
在一个城市的闹市区域，可以看到有许多大屏幕的全色LED显示屏被安装在建筑物的墙壁上。在这个系统中，采用这样一种配置，其中安装在诸如建筑物墙壁上的屏幕模块通过数据传输电缆被连接到安装在建筑物室内的数据发送模块。一个屏幕模块等效于被连接在一起的上述已知文献中所述的所需数目的各LED显示单元。一个数据发送模块则等效于在上述已知文献中被表示为外部设备的、诸如显示控制器那样的部件。
在如上所述的全色LED显示系统中，人们希望通过优化显示灰度控制特性来提高图像质量，这可以通过各种因素来实现，诸如根据待显示的图像数据的灰度表示特性，以适当的方式来可变地控制显示色调的各项控制特性(电视信号的Gamma校正特性就是一种这样的特性)，或者，根据它是处于有日照的白天还是处于没有日照的夜间，以适当的方式来可变地控制各种显示色调的各项控制特性。
为了实现上述的功能，可以从数据发送模块(一个用于控制显示的计算机)发送针对显示的灰度控制特性的优化信息，上述模块向屏幕模块发送图像数据。在已知技术中，通过从显示控制器(数据发送模块)发
送过来的一组信号，就能连续地改变被安装在LED显示单元(屏幕模块的构成部件)上的非线性计数器的特性。
有可能实现这样一个电路系统。然而，诸如从数据发送模块向构成屏幕模块的多色LED各显示单元的非线性计数器的哪一部分发送哪一种类型的信号，以及如何可变地控制其特性这一类事情，不是上述已知文献中所公开的发明的论题。
在上述已知文献中，叙述了脉冲发生器(产生16种类型的计数脉冲)，作为非线性计数器的一个构成部件，可以是一个程序计数器，并且可以从一个外部点来优化它的已设定的数值(用于确定计数脉冲的16种类型的各自的周期的一个数值)。从这些叙述中，有可能考虑这样一个控制系统，它经由数据传输电缆，通过来自被连接到屏幕模块的数据发送模块的信号，来改变构成屏幕模块的多个LED显示单元的非线性计数器中的脉冲发生器的已设定的数值。然而，在这样一种情况下，控制系统将具有复杂和昂贵的电路结构，并且需要多条信号发送线。即使采用这样一种复杂和昂贵的电路结构，也只能实行上述的类似于行图形特性的灰度控制，以及实现修改行图形的每一条线段的斜率这样极端有限的特性修改。
现在考虑一种不同于上述类型的控制系统。在上述已知技术中，有可能考虑这样一种系统配置，其中：作为非线性计数器的构成部件的脉冲发生器被安装到数据发送模块一侧；并且从脉冲发生器输出的16种类型的计数脉冲，通过数据传输电缆被传送到屏幕模块，同时被输入到非线性计数器的选择电路。这样一来，为了改变非线性计数器的特性，由数据发送模块的计算机可变地设置脉冲发生器的特性，并且16种类型的计数脉冲的周期也被适当地修改。然而，像上述系统那样，这个控制系统也将变为复杂和昂贵的电路结构。即使采用这样一种复杂和昂贵的电路结构，也只能实行上述的类似于行图形特性的灰度控制，以及实现像修改行图形的每一条线段的斜率这样极端有限的特性修改。
本发明的内容
本发明的目标就是提供一种系统配置，根据诸如NTSC视频信号那样的作为视频源的灰度表示特性，它借助于简单的电路系统，能够容易地对这样的特性进行适当的校正，以适应LED的特性，并且能够在一个全色LED显示系统中实行高质量的全色LED显示，上述全色LED显示系统是从一个屏幕模块和一个数据发送模块来实现系统配置的。
＝＝第1项发明＝＝
由下列事项(11)-(15)说明的一个全色发光二极管(LED)显示系统，其中：
(11)上述系统由下列各部分构成：一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它经由数据发送装置，被连接到屏幕模块，并且它给出一组控制信号和图像数据，该图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一个组合；
(12)在屏幕模块上安装了：第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路，它们分别对应于屏幕上的每一个像素，用于脉冲式地点亮各LED；各数据传送移位寄存器，用于向各自的第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路给出灰度数据；以及一个或多个数据分配电路，用于将来自数据发送模块的灰度数据分配到各数据传送移位寄存器；
第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路包括：一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据的大小进行比较；以及一个恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过LED的电流；
(13)数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；用于从帧存储器读出图像数据、并且按照预定的像素顺序，连同预定的数据转移时钟一起，向屏幕模块连续地发送图像数据的装置；第1颜色高速脉冲序列产生装置，第2颜色高速脉冲序列产生装置，以及第3颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各自的第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路，以及第3颜色灰度控制电路；以及一个装置，用于向屏幕模块发送针对各自的第1颜色、第2颜色和第3颜色的各高速脉冲序列；
(14)在屏幕模块中，从数据发送模块连续地给出的针对每一个像素的每一种颜色的灰度数据，经由数据传送移位寄存器以及数据分配电路，被分别地送往对应像素的对应颜色的灰度控制电路中的寄存器；并且将从数据发送模块输出的第1颜色高速脉冲序列、第2颜色高速脉冲序列以及第3颜色高速脉冲序列，作为一个计数输入，施加到对应颜色的灰度控制电路中的n位计数器；以及
(15)在数据发送模块中用于第1颜色、第2颜色和第3颜色的高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生2n个(或者一个稍为低于它的数目)高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化；并且包括：一个波形存储器，用于存储数字数据，在其中，各脉冲序列被表示为一种静态二进制波形模式；以及存储器数据读出装置，通过以预定的速度并且按照预定的顺序读出波形存储器，并且以串行方式输出二进制波形模式的数字数据，用于以恒定的周期重复地产生高速脉冲序列。
＝＝第2项发明＝＝
根据第2项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于：
用一个单独系统的高速脉冲序列产生装置来取代第1颜色高速脉冲序列产生装置、第2颜色高速脉冲序列产生装置和第3颜色高速脉冲序列产生装置，前者为第1颜色、第2颜色和第3颜色的各处理系统所共享；以及
数据发送装置向屏幕模块发送单独系统的高速脉冲序列。
＝＝第3项发明＝＝
由下列事项(21)-(26)说明的一个LED显示系统，其中：
(21)上述系统由下列各部分组成，一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它经由数据发送装置被连接到屏幕模块，并且它给出一组控制信号和图像数据，上述图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一种组合；
(22)在屏幕模块上安装了：一个或多个颜色选择电路，用于在屏幕上形成同一像素的一组第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED中选择一种颜色的各LED；各灰度控制电路，它们被分别地分配到在屏幕上形成同一像素的一组第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED，用于按照由颜色选择电路所选定的颜色，脉冲式地点亮(各)LED；各数据传送移位寄存器，用于向各灰度控制电路给出灰度数据；以及一个或多个数据分配电路，用于将来自数据发送模块的灰度数据分配到各数据传送移位寄存器；
灰度控制电路包括：一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据传送移位寄存器给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据的大小进行比较；以及一个恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过LED的电流；
经由选择电路，将同一像素的第1颜色(各)LED、第2颜色(各)LED和第3颜色(各)LED以并联方式连接到恒流驱动源；
(23)数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在显示模块上显示的图像数据；一个装置，用于从帧存储器中顺序地读出在图像数据中的第1颜色灰度数据、第2颜色灰度数据和第3颜色灰度数据，并且按照预定的像素顺序，向屏幕模块连续地发送数据；高速脉冲序列产生装置，用于产生待送往灰度控制电路的高速脉冲序列；以及用于向屏幕模块发送高速脉冲序列的装置；
(24)在屏幕模块中，从数据发送模块给出的针对每一个像素的每一种颜色的灰度数据经由数据传送移位寄存器以及数据分配电路被送往对应像素的灰度控制电路，以及由数据发送模块给出的高速脉冲序列，作为一个计数输入，被送往灰度控制电路的n位计数器；
(25)屏幕模块包括用于控制颜色选择电路跟由数据发送模块给出的图像数据保持同步的装置，并且在第1颜色驱动周期中，根据第1颜色灰度数据来点亮和驱动第1颜色各LED，在第2颜色驱动周期中，根据第2颜色灰度数据来点亮和驱动第2颜色各LED，以及在第3颜色驱动周期中，根据第3颜色灰度数据来点亮和驱动第3颜色各LED，
第1颜色驱动周期、第2颜色驱动周期和第3颜色驱动周期的时分间隔被设置成足够短，使得人的视觉无法识别这3种颜色的点亮存在时间差；
(26)高速脉冲序列产生装置是这样一种装置，它以恒定的周期顺序地产生2n个(或者一个稍为低于它的数目)高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经为每一种颜色单独地设定的变化特性随时间而发生变化；并且在各自的第1颜色驱动周期、第2颜色驱动周期和第3颜色驱动周期中，重复地执行这个步骤；还包括：一个波形存储器，用于存储数字数据，在其中，各脉冲序列被表示为一种静态二进制波形模式；以及存储器数据读出装置，通过以预定的速度并且按照预定的顺序读出波形存储器，并且以串行方式输出二进制波形模式的数字数据，用于以恒定的周期重复地产生高速脉冲序列。
＝＝第4项发明＝＝
根据第4项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于：在数据发送模块中的高速脉冲序列产生装置的结构被函数—算术运算装置所取代，根据—段程序，通过以高速度进行函数—算术运算，用于以恒定的周期产生高速脉冲序列，在上述程序中，从输出一个脉冲Pi到输出一个后继的脉冲Pi+1之间的这段时间，被表示为i的一个函数。
＝＝第5项发明＝＝
根据第5项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于：数据发送模块包括一个特性改变装置，通过改变已经被编程到函数—算术运算装置的函数，来改变高速脉冲序列的变化特性。
＝＝第6项发明＝＝
根据第6项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，对于在屏幕上相邻排列的多个像素中具有相同颜色的一组LED来说，用于各LED的一组灰度控制电路被集成到一块集成电路之中；并且在灰度控制电路的组中，一个n位计数器被各灰度控制电路所共享。
＝＝第7项发明＝＝
根据第7项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于：数据发送模块包括一个特性改变装置，通过改变已经被编程到函数—算术运算装置的函数，来改变高速脉冲序列的变化特性。
＝＝第8项发明＝＝
根据第8项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，数据发送模块具有多种特性信息，它规定了已经被预置到其中的高速脉冲序列的变化特性；还在于，特性改变装置包括一个特性切换装置，用于选择性地采纳已经被预置的特性信息。
＝＝第9项发明＝＝
根据第9项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，数据发送模块包括：一个分析装置，它根据一种适当的算法，对准备在屏幕模块上显示的图像数据的灰度表达特性进行分析；以及一个改变装置，通过特性改变装置，根据分析结果，用于适当地改变高速脉冲序列的特性。
＝＝第10项发明＝＝
根据第10项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，数据发送模块包括一个改变装置，它根据一种附属于准备在屏幕模块上显示的图像数据之上的预定的控制信息，通过特性改变装置，用于适当地改变高速脉冲序列的特性。
＝＝第11项发明＝＝
根据第11项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，数据发送模块包括一个改变装置，它获得涉及屏幕模块所经受的光照条件的信息，并且它根据该信息，通过特性改变装置，适当地改变高速脉冲序列的变化特性。
＝＝第12项发明＝＝
根据第12项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，数据发送模块包括一个改变装置，它获得涉及诸如季节、一天中的时段和天气等方面的信息，并且它根据该信息，通过特性改变装置，适当地改变高速脉冲序列的变化特性。
＝＝第13项发明＝＝
根据第13项发明的一个全色LED显示系统，其特征在于，对于在屏幕上相邻排列的多个像素中具有相同颜色的一组LED来说，用于各LED的一组灰度控制电路被集成到一块集成电路之中；并且在灰度控制电路的组中，一个n位计数器被各灰度控制电路所共享。
诸附图的简要说明
图1是一份结构图，表示根据本发明的一个实例的一个像素灯及其外围电路；
图2是一份图，表示在上述像素灯中，每一个RGB发光二极管的排列实例；
图3是一份简略的结构图，表示根据本发明的一个实例的图像数据的分配和传送系统；
图4是一份图，表示根据本发明的一个实例的高速脉冲序列的脉冲间隔特性；
图5是一份图，表示上述高速脉冲序列的计数数值的时变特性；
图6是一份图，表示灰度数据的功能特性，以及基于上述高速脉冲序列的一个驱动脉冲宽度；
图7是一份结构图，表示根据本发明的另一个实例的一个像素灯及其外围电路；
图8是一份定时图，表示根据图7的实例的像素灯的驱动方法。
实施本发明的最佳方式
作为根据本发明的一种全色LED显示系统的一个实例，将针对具有纵向480线×横向128个点的像素配置的屏幕模块来进行说明，如同在技术背景中所举例的那样。总共61,440个像素灯中的每一个都是LED多色组合灯，它们具有3基色RGB的密集的LED。用以驱动每一个像素灯的像素信号由总共24位组成，其中，每一种基色各占用8位。因此，有可能建立16,777,216种颜色的全色表达。每一屏的图像数据由(61,440×24)位的数据组成。图像数据源是一种NTSC视频信号。针对每一种基色(RGB)以8位的形式，通过A/D转换将模拟的视频信号转换为数字图像信号。该数据被存储在数据发送模块1的帧存储器2之中。
＝＝像素灯与数据分配＝＝
图1和图2表示涉及一个像素灯的配置。通过将6个红色LED 11，3个绿色LED 12，以及3个蓝色LED 13集中在一起并加以混合，来形成一个像素灯。图2表示被纳入到一个像素灯10之中的12个LED的排列实例。
如图1所示，各红色LED 11在电源Vcc以及恒流驱动源21之间串联连接。各绿色LED 12在电源Vcc以及恒流驱动源22之间串联连接。各蓝色LED 13在电源Vcc以及恒流驱动源23之间串联连接。数据发送模块以高速度将存放在帧存储器中的针对1屏的图像数据分配和传送到61,440个像素灯驱动电路(对应于上述的灰度控制电路)。图1中的移位寄存器30用于数据传送。
数据发送模块1按照串联方式并且在8位的基础上，以高速度按照预定顺序输出存储在帧存储器2之中的针对1屏的图像数据，并将该数据送往数据分配电路3。数据分配电路3在对应于构成显示屏幕的各自的480行的像素灯组合的一个整屏的图像数据中分配图像数据。一行的灯组合包括128个像素灯10。这128个像素灯10的驱动电路中的数据传送移位寄存器30以串联方式被连接，并且构成了具有8位×3段×128个的移位寄存器的数据传送行。
当对应于128个像素灯10中的每一个的图像数据(对红、绿、蓝三色中的每一种均为8位的灰度数据)被装入数据传送行时，从数据发送模块1向每一个像素灯驱动电路中的各寄存器31、32和33施加一组锁存信号，并且红色数据、绿色数据和蓝色数据被分别地锁存于各寄存器31、32和33，上述3种数据分别由8位组成，并且由数据传送移位寄存器30提供。
＝＝像素灯的驱动控制＝＝
分别由8位组成的、并且被锁存于各寄存器31、32和33之中的红色数据、绿色数据和蓝色数据作为数据被取出，以便确定用于点亮和驱动在像素灯10中的各红色LED 11，各绿色LED 12和各蓝色LED 13的驱动脉冲的脉冲宽度。由于针对各自的3种颜色RGB的控制系统精确地按照相同的机制进行工作，所以下面只代表性地说明针对红色的控制系统。
在数字比较器51中，对锁存于寄存器31中的8位灰度数据A以及来自计数器41的8位计数数值B进行比较。当A≥B时，比较器51的输出为导通(ON)。来自比较器51的这个输出就变为恒流驱动源21的驱动脉冲。在其处于接通(ON)期间，恒流驱动源21的一个输出晶体三极管导通，并且恒定电流通过各红色LED 11的串联电路，使这些LED被点亮。
计数器41是8位计数器，其8位计数数值B按照恒定的周期Ts从全“0”改变为全“1”。因此，从比较器51输出的驱动脉冲的周期为Ts。如下面所说明的那样，根据被锁存在寄存器31之中的红色数据的二进制数值来确定驱动脉冲的脉冲宽度Tw。要注意的是，所需的驱动脉冲的频率(1/Ts)约为几kHz。
＝＝高速脉冲序列＝＝
驱动8位计数器41的计数输入是从波形存储器40输出的高速脉冲序列。在波形存储器40中存储了数字数据，其中，256个脉冲的序列被表示为一幅静态的二进制波形图，在上述脉冲序列中，其脉冲的间隔按照一种事先设定的变化特性随时间而改变。由地址计数器43重复地对波形存储器41的地址空间进行扫描，由来自时钟发生器42的时钟脉冲来驱动地址计数器43；由此，从波形存储器40按照上述周期Ts重复地输出256个脉冲的序列，其脉冲间隔按照预定的变化特性随时间发生改变。
按照如下所述的步骤来设置高速脉冲序列的脉冲间隔。从波形存储器40按照周期Ts顺序地输出的256个脉冲的序列的图形被这样设置，使得在各脉冲序列中，脉冲间隔从头到尾逐渐变长。在图4中以图形的形式表示这种特性。换句话说，在高速脉冲序列的周期Ts的开始部分，脉冲的产生频率较高，而在周期的终了部分，脉冲的产生频率逐渐变低。
具有上述特性的高速脉冲序列被用来作为8位计数器41的计数输入。因此，计数器41的8位计数数值B的时变特性如图5所示。在周期Ts的开始部分，脉冲频率的增长率较高，随着进入周期的终了部分，增长率逐渐降低。
＝＝逆Gamma校正特性＝＝
如上所述，虽然计数器41的8位计数数值B按照恒定的周期Ts重复地从全“0”改变为全“1”，但是数值B的增长率不是恒定的，并且，在周期Ts的开始部分，该数值以高的增长率发生变化，并且随着进入周期的终了部分，增长率逐渐降低。通过将8位的计数数值B跟被锁存于寄存器31之中的8位灰度数据A进行比较，就能确定驱动脉冲的脉冲宽度Tw。这样一来，介于灰度数据的二进制数值A和脉冲宽度Tw之间的关系将不具有线性的、成比例的特性。
当A≥B时，驱动脉冲处于接通(ON)。因此，如图6所示，从灰度数据的二进制数值A的角度来看，驱动脉冲宽度Tw的变化特性处于灰度数据的二进制数值A为较小的区域，脉冲宽度Tw的变化率较小，并且随着数值A增大，脉冲宽度Tw的变化率也变大。这种非线性是一种接近于阴极射线管电视机的Gamma特性的特性，同时也是用于抵消原先被施加到NTSC视频信号的Gamma校正特性的逆Gamma校正特性。
＝＝高速脉冲序列源的定位＝＝
从以上说明中可以看出，从波形存储器40输出的高速脉冲序列变为用于屏幕模块的所有像素灯的驱动电路的一组共用信号。波形存储器40、地址计数器43，以及时钟发生器42都被安装在图3所示的数据发送模块1之中，并且提供这样一种配置，在其中，通过连接数据发送模块1以及屏幕模块的数据传送线，将高速脉冲序列送到每一个像素灯的驱动电路。
在图1的实例中，高速脉冲序列是为每一种颜色所共用的单独系统信号；并且提供这样一种配置，在其中，从8位计数器41输出的、对高速脉冲序列进行计数的8位计数数值，以一种共同的方式被送往3个数字比较器51、52、53，它们分别用于红、绿、蓝三色的灰度控制。因此，从数据发送模块1送往屏幕模块的仅是一个单独系统的高速脉冲序列；并且因此，仅需要为其分配一条数据传送线。因而，用于发送和接收各种信号的电路配置，以及数据传送线的配置都是非常简单的，并且能够以廉价方式来实现。
要注意的是，有这样的一些实施例，在其中产生对红、绿、蓝三色分别具有不同特性的高速脉冲序列，并且在其中，在3个系统中的高速脉冲序列以并行方式从数据发送模块1被发送到屏幕模块。由于这种方式为3基色中的每一种提供了最佳的非线性脉冲宽度调制，所以有可能实现更优越的图像质量。还是在这个实例中，仅需要分配3条数据传送线，用于以并行方式发送用于红色控制的高速脉冲序列，用于绿色控制的高速脉冲序列以及用于蓝色控制的高速脉冲序列；并且因此，其配置是简单的，其实现也是廉价的。
＝＝将像素灯驱动电路装入集成电路＝＝
至于上述的像素灯驱动电路(灰度控制电路)，则使用被装入集成电路的一种典型的产品。参看图1，典型的集成电路型驱动电路是，例如，已经将下列各部分集成在一起的一块电路：用于16个像素的数据传送移位寄存器30；用于16个像素的16个寄存器31、32、33…；用于16个像素的16个比较器51、52、53…；用于16个像素的16个恒流驱动源21、22、23…；以及一个计数器41。这个实例是一种优选的电路结构，用于安装在屏幕模块中相邻排列的16个像素的一种颜色的一个驱动电路。对应于16个像素，制作了3种上述的集成电路，并且这3种集成电路被单独地用于红、绿、蓝三色。在这种情况下，当高速脉冲序列被输入到上述集成电路的一个预定的输入端时，在集成电路里面的计数器41对高速脉冲序列进行计数，并且其计数数值被输入到集成电路里面的16个数字比较器。
＝＝波形存储器40的数据重写＝＝
本发明的一个显著特征就是有可能以自由的方式，通过存储在波形存储器40之中的高速脉冲序列的二进制波形图形的脉冲间隔特性来可变地设置灰度数据A的功能特性以及驱动脉冲宽度Tw。因此，本发明不仅得益于取消原先施加于NTSC视频信号的特定的Gamma校正特性，而且是一种具有各种应用的技术理念。
例如，作出这样一种配置，使得波形存储器40被纳入到数据发送模块1之中，并且可以由装置内的计算机对存储器40的内容自由地进行重写。随后，为了得到待显示的图像数据的灰度表达特性，通过重写在波形存储器40里面的数据，就有可能通过对每一幅图像的适当的灰度控制，来实现高质量的显示。还有，在LED显示装置设置于户外的情况下，考虑到外部光照条件的变化，通过重写波形存储器40的数据，就有可能按照环境(的光照条件)进行适当的灰度控制，来实现高质量的显示。在这些场合下，将提供待写入到波形存储器40的许多不同的数据，并且这些数据将被选择性地使用。
再有，通过专门地分析被使用的LED的驱动电流以及光学输出二者之间的各项特性，就有可能精确地实现一种校正特性，它精确地匹配于从波形存储器40的数据中分析出来的各项特性。在这里，可以认为在红色LED、绿色LED以及蓝色LED之间，发光特性可以有所不同。在这种情况下，将为每一种颜色的各自的控制系统提供独立的波形存储器40和计数器41，并且将为每一种颜色分别地产生具有不同的增长特性的各计数数值B，并将其送往各数字比较器。
＝＝高速脉冲序列的算术运算输出＝＝
在上述实例中，通过以串行方式以及按照预定的速度输出被记录在波形存储器40中的数据，以恒定的周期Ts重复地产生2n个高速脉冲序列，其脉冲间隔按照一种预定的变化特性随时间而改变。可以用如下所述的一种电路装置来取代这样的结构。
为了定义一种随时间而改变的高速脉冲序列的脉冲间隔特性，建立一个算术方程式，在其中，从脉冲Pi被输出到后继的脉冲Pi+1被输出这段时间被表示为i的一个函数。根据这个算术方程式，通过一段计算机程序，就能实现按照恒定的周期Ts重复地产生2n个高速脉冲序列的过程。例如，在输出一个第1脉冲之后，通过算术运算而获得的介于第1和第2脉冲之间的脉冲间隔数值被设置到一个定时器，并且进行向下计数；然后，在这个数值减少到零之后，输出第2个脉冲；并且接着，通过算术运算而获得的介于第2和第3脉冲之间的脉冲间隔数值被设置到一个定时器，并且进行向下计数；然后，在这个数值减少到零之后，输出第3个脉冲。通过一种程序方法。可以重复地实现这样一种运算。当采用这样一种方法时，像上述的波形存储器方法那样，有可能通过改变上述的算术方程式，容易地改变各项特性的设置。当然，有可能由一个专用电路来进行这种算术运算—输出过程。
＝＝第3项发明的实施例＝＝
图7和图8表示第3项发明的一个实施例的主要之点。类似于上述的实例，在一个屏幕模块上顺序地排列着总共61,440个像素灯。一个像素灯10是一个组合灯，在其中，6个红色LED 11，3个绿色LED 12和3个蓝色LED 13被密集地集中在一起。用于驱动一个像素的像素数据是总共24位的数据，对每一种基色(RGB)各为8位；并且，含有16,777,216种颜色的一种全色表示成为可能。一个整屏的图像数据是(61,440×24)位的数据。
如图7所示，在一个像素灯10里面的6个红色LED 11，3个绿色LED12和3个蓝色LED 13在按颜色分开的基础上被串联连接。每一种颜色的串联连接的LED的阴极一侧通过一条公共连接线被连接到恒流驱动源21的开路集电极输出。每一种颜色的串联连接的LED的阳极一侧经由RGB选择电路70的红色开关71、绿色开关72和蓝色开关73，被连接到电源Vcc。恒流驱动源20以及RGB选择电路70的运作如下：根据从数据发送模块1(见图3)给出的信号来点亮和驱动像素灯10。
图8表示从数据发送模块1向屏幕模块的像素灯驱动电路以及向RGB选择电路70给出的各信号的定时关系。
为了使红色开关71接通，向RGB选择电路70给出红色选择信号，为了使绿色开关72接通，给出绿色选择信号，为了使蓝色开关73接通，给出蓝色选择信号。在屏幕模块中，通过上述的数据传送时钟或锁存信号来生成这些选择信号。如图8清楚地表示那样，红色开关71、绿色开关72和蓝色开关73分别在一段恒定的时间内，被选择性地、顺序地和重复性地接通。
与RGB选择信号的切换保持同步的一组锁存信号被送往8位寄存器，并且图像数据经由数据传送移位寄存器30也被送往8位寄存器。恰好在红色选择信号被接通之前，一组8位的红色数据被传送到一个锁存电路31并且被锁存。从锁存电路31输出的8位红色数据被输入到数字比较器51。来自8位计数器41的一组8位计数数值被施加到比较器51的另一个输入端。在这里，从数据发送模块1输入到计数器41的高速脉冲序列是具有非线性特性的、用于红色灰度控制的脉冲序列。比较器51的比较输出是输入到恒流驱动源21的驱动脉冲，并且响应于该驱动脉冲，各红色LED 11被点亮。
其次，恰好在绿色选择信号被接通之前，一组8位的绿色数据被传送到一个锁存电路31并且被锁存。在这里，从数据发送模块1输入到计数器41的高速脉冲序列是具有非线性特性的、用于绿色灰度控制的脉冲序列。比较器51的比较输出是输入到恒流驱动源21的驱动脉冲，并且响应于该驱动脉冲，各绿色LED 12被点亮。
再次，恰好在蓝色选择信号被接通之前，一组8位的蓝色数据被传送到一个锁存电路31并且被锁存。在这里，从数据发送模块1输入到计数器41的高速脉冲序列是具有非线性特性的、用于蓝色灰度控制的脉冲序列。比较器51的比较输出是输入到恒流驱动源21的驱动脉冲，并且响应于该驱动脉冲，各蓝色LED 13被点亮。
上述操作以高速度重复进行。例如，红色开关71、绿色开关72和蓝色开关73轮流一次的周期被设置为1/60秒。这就是说，一个开关被接通的时间为1/180秒。
在将各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED组合而成的一个像素灯中，即使采用本发明的方法，在其中，红色驱动时间、绿色驱动时间和蓝色驱动时间以高速度被时间划分，并且以一种优越的方式来进行添加颜色处理，从涉及染色性的时空特性的观点来看，仍然有可能实现具有充分地高质量的图像显示。要注意的是，本发明在像素配置方面跟以上的说明是同样有效的，在本发明中，各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED被均匀地分布和排列于屏幕的整个显示表面之上。
至于从亮度来看的时空特性，将在本实例的1/3动态驱动方法以及根据简单的行选法的常规的1/3动态驱动方法之间进行比较。在本发明的方法中，构成显示屏幕的所有像素灯被同时点亮，而在常规方法中，被同时点亮的像素灯只有总数的1/3。因此，在闪烁感和分辨率方面，本发明是有利的和优越的。至于电路结构，若都采用相同的1/3动态驱动方法，则基本上可以说，在本实例的方法以及常规方法之间，孰优孰劣尚难以区分。根据本发明，在差不多相同的电路结构下，可以实现比以前质量更高的图像显示。
在电路结构方面，将在本实例的1/3动态驱动方法以及根据简单的行选法的常规的1/3动态驱动方法之间进行比较。假定在两种装置的整个屏幕上都显示高亮度的白色。根据本发明的方法，例如，形成一行的128个像素灯的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED不会有同时被点亮的周期，并且，在每一个瞬时，在红、绿、蓝三色当中，只有一种颜色的LED被点亮。与此相对照，在常规方法中，即使3行中的每1行被顺序地点亮，形成发光行的128个像素灯的各红色LED、各绿色LED和各蓝色LED都被同时点亮。
当然，在两种方法中，用于驱动的电功率的总量是相同的；然而，当观察被送往每一行的驱动电流的瞬时值时，本发明的方法所用的电流与常规方法相比，前者仅为后者的1/3。这表明在本发明中，可以用较小的容量和较简单的结构来管理一个电源装置以及针对每一行的电源馈送系统。在紧凑的LED多色显示装置中，此项要求不是那么重要，但是当配置一个用于户外的、具有超大尺寸屏幕的高亮度多色显示装置时，它就变为一项极端现实和重要的技术要求。在这个方面，本发明是优越的。
还有，在图7和图8所示的实例中，由于使用一个单独系统高速脉冲序列的数据发送线来实行用于红色灰度控制的高速脉冲序列、用于绿色灰度控制的高速脉冲序列，以及用于蓝色灰度控制的高速脉冲序列的时分传送，所以，有可能用极端简单的配置来实现极高性能的灰度控制。

Claims (7)

1.由下列事项(11)-(15)说明的一个全色发光二极管(LED)显示系统，其中：
(11)上述系统由下列各部分构成：一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它经由数据发送装置，被连接到屏幕模块，并且它给出一组控制信号和图像数据，该图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一个组合；
(12)在屏幕模块上安装了：第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路，它们分别对应于屏幕上的每一个像素，用于脉冲式地点亮各LED；各数据传送移位寄存器，用于向各自的第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路给出灰度数据；以及一个或多个数据分配电路，用于将来自数据发送模块的灰度数据分配到各数据传送移位寄存器；
第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路之每一个分别包括：一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据的大小进行比较；以及一个恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过LED的电流；
(13)数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个图像数据传送控制装置，用于从帧存储器读出图像数据，以及按照预定的像素顺序，连同预定的数据传送时钟一起，向数据发送装置输出图像数据；第1颜色高速脉冲序列产生装置，第2颜色高速脉冲序列产生装置，以及第3颜色高速脉冲序列产生装置，用于产生高速脉冲序列，以便送往各第1颜色灰度控制电路，第2颜色灰度控制电路和第3颜色灰度控制电路；以及一个高速脉冲序列输出装置，用于向数据发送装置输出针对各自的第1颜色、第2颜色和第3颜色的各高速脉冲序列；
(14)在屏幕模块中，从数据发送模块连续地给出的针对每一个像素的每一种颜色的灰度数据，经由数据传送移位寄存器以及数据分配电路，被分别地送往对应像素的对应颜色的灰度控制电路；并且将从数据发送模块输出的第1颜色高速脉冲序列、第2颜色高速脉冲序列以及第3颜色高速脉冲序列，作为一个计数输入，施加到对应颜色的灰度控制电路中的n位计数器；以及
(15)在数据发送模块中用于第1颜色、第2颜色和第3颜色的高速脉冲序列产生装置，以恒定的周期为每一种颜色重复地产生2n个或者一个稍为低于它的数目的高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经设定的变化特性随时间而发生变化；并且包括：一个波形存储器，用于存储数字数据，在其中，各脉冲序列被表示为一种静态二进制波形模式；以及存储器数据读出装置，通过以预定的速度同时按照预定的顺序读出波形存储器，并且以串行方式输出二进制波形模式的数字数据，用于以恒定的周期重复地产生高速脉冲序列。
2.根据权利要求1所述的一个全色LED显示系统，其特征在于：
用一个单独系统的高速脉冲序列产生装置来取代第1颜色高速脉冲序列产生装置、第2颜色高速脉冲序列产生装置和第3颜色高速脉冲序列产生装置，前者为第1颜色、第2颜色和第3颜色的各处理系统所共享；以及
数据发送装置向屏幕模块发送单独系统的高速脉冲序列。
3.根据权利要求1所述的一个全色LED显示系统，其中所述n位计数器被所述第1颜色灰度控制电路、所述第2颜色灰度控制电路和所述第3颜色灰度控制电路所共享。
4.根据权利要求1或2所述的一个全色LED显示系统，其特征在于，对于在屏幕上相邻排列的多个像素中具有相同颜色的一组LED来说，用于各LED的一组灰度控制电路被集成到一块集成电路之中；并且在灰度控制电路的组中，一个n位计数器被各灰度控制电路所共享。
5.由下列事项(21)-(26)说明的一个LED显示系统，其中：
(21)上述系统由下列各部分组成，一个屏幕模块，用于在一个屏幕上显示一幅多色图像，在其中，多个第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED被顺序地排列；以及一个数据发送模块，它经由数据发送装置被连接到屏幕模块，并且它给出一组控制信号和图像数据，上述图像数据是在屏幕上的每一个像素的每一种颜色的灰度数据的一种组合；
(22)在屏幕模块上安装了：一个或多个颜色选择电路，用于在屏幕上形成同一像素的一组第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED中选择一种颜色的LED；各灰度控制电路，它们分别地被分配到在屏幕上形成同一像素的一组第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED，用于按照由颜色选择电路所选定的颜色，脉冲式地点亮各LED；各数据传送移位寄存器，用于向各灰度控制电路给出灰度数据；以及一个或多个数据分配电路，用于将来自数据发送模块的灰度数据分配到各数据传送移位寄存器；
灰度控制电路包括：一个n位计数器，用于对由数据发送模块给出的高速脉冲序列进行计数；一个寄存器，用于锁存从数据发送模块给出的灰度数据；一个数字比较器，用于对来自n位计数器的一个n位计数数值以及被锁存于寄存器的灰度数据的大小进行比较；以及一个恒流驱动源，用于根据数字比较器的二进制输出来接通和关断通过LED的电流；
经由选择电路，将同一像素的第1颜色各LED、第2颜色各LED和第3颜色各LED以并联方式连接到恒流驱动源；
(23)数据发送模块包括：一个帧存储器，用于暂时地存储准备在屏幕模块上显示的图像数据；一个装置，用于从帧存储器中顺序地读出在图像数据中的第1颜色灰度数据、第2颜色灰度数据和第3颜色灰度数据，并且按照预定的像素顺序，向屏幕模块连续地发送数据；高速脉冲序列产生装置，用于产生待送往灰度控制电路的各高速脉冲序列；以及向屏幕模块发送高速脉冲序列的装置；
(24)在屏幕模块中，从数据发送模块给出的针对每一个像素的每一种颜色的灰度数据经由数据传送移位寄存器以及数据分配电路被送往对应像素的灰度控制电路中的寄存器，以及由数据发送模块给出的高速脉冲序列，作为一个计数输入，被送往灰度控制电路的n位计数器；
(25)屏幕模块包括用于控制颜色选择电路跟由数据发送模块给出的图像数据保持同步的装置，并且在第1颜色驱动周期中，根据第1颜色灰度数据来点亮和驱动第1颜色各LED，在第2颜色驱动周期中，根据第2颜色灰度数据来点亮和驱动第2颜色各LED，在第3颜色驱动周期中，根据第3颜色灰度数据来点亮和驱动第3颜色各LED，
第1颜色驱动周期、第2颜色驱动周期和第3颜色驱动周期的时分间隔被设置成足够短，使得人的视觉无法识别这3种颜色的点亮存在时间差；
(26)高速脉冲序列产生装置是这样一种装置，它以恒定的周期顺序地产生2n个或者一个稍为低于它的数目的高速脉冲序列，其脉冲间隔根据一种已经为每一种颜色单独地设定的变化特性随时间而发生变化；并且在各自的第1颜色驱动周期、第2颜色驱动周期和第3颜色驱动周期中，重复地执行这个步骤；还包括：一个波形存储器，用于存储数字数据，在其中，各脉冲序列被表示为一种静态二进制波形模式；以及存储器数据读出装置，通过以预定的速度并且按照预定的顺序读出波形存储器，并且以串行方式输出二进制波形模式的数字数据，用于以恒定的周期重复地产生高速脉冲序列。
6.根据权利要求1、2或5中任何一项所述的一个全色LED显示系统，其特征在于：在数据发送模块中的高速脉冲序列产生装置的结构被函数—算术运算装置所取代，后者根据一段程序，通过以高速度进行函数—算术运算，用于以恒定的周期产生高速脉冲序列，在上述程序中，从输出一个脉冲Pi到输出一个后继的脉冲Pi+1之间的这段时间，被表示为i的一个函数，其中，i是一个整数。
7.根据权利要求6所述的一个全色LED显示系统，其特征在于：数据发送模块包括一个特性改变装置，通过改变已经被编程到函数—算术运算装置的函数，来改变高速脉冲序列的变化特性。
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