基于TLC5902的LED圖像顯示屏的驅動(dòng)控制

　　摘要：TLC5902是美國Texas Instruments公司生產(chǎn)的專(zhuān)門(mén)用于圖像顯示的LED驅動(dòng)芯片，該器件集移位寄存器、數據鎖存器于一體，同時(shí)帶有電流值調整恒流電路以及脈寬調制256級灰度顯示恒流驅動(dòng)器。文中介紹了該器件的主要功能及實(shí)際應用方法。 
　　　關(guān)鍵詞：TLC5902 灰度級 LED 圖像 1 TLC5902的主要特點(diǎn) 
　　LED圖像顯示屏是具有灰度級顯示功能的器件，其中單色圖像顯示屏可產(chǎn)生帶深淺過(guò)渡的單色畫(huà)面。而多色圖像顯示屏由于每一種基色的灰度級均可單獨控制，因而可得到從白到黑的各種不同顏色的組合。這樣不僅可實(shí)現深淺過(guò)渡的效果，還可形成多種豐富的色彩。相對一般的LED圖文屏來(lái)說(shuō)，LED圖像屏顯示的畫(huà)面更加生動(dòng)逼真，因而在公共傳媒中具有更好的實(shí)用價(jià)值。 TLC5902是美國Texas Instruments公司生產(chǎn)的專(zhuān)門(mén)用于顯示灰度圖像的LED驅動(dòng)芯片。該芯片驅動(dòng)恒定電流的準確性為%26;#177;1%，并具有工作狀態(tài)監控功能（WTD）及熱關(guān)斷（TSD）功能，它可在溫度超過(guò)極限時(shí)自動(dòng)斷電，因而可保護發(fā)光管不受損壞。其較高的恒定電流準確性可以有效延長(cháng)發(fā)光管的壽命，同時(shí)其TQFP100封裝也可使驅動(dòng)板面積大為減少。TLC5902的主要特征如下： ●具有80mA%26;#215;16bit或120mA%26;#215;8bit的驅動(dòng)能力與輸出位數； 圖1 ●恒流輸出端的輸出電流0～40mA時(shí)，輸出為0.4V；而輸出電流為40～80mA時(shí)，輸出為0.7V； ●帶有8位脈寬調制256級灰度顯示； ●其32級輸出電流亮度調節功能，可用于調節各LED之間的亮度差； ●帶有WTD及TSD保護功能； ●帶有與時(shí)鐘同步的8位并行輸入，用于共陽(yáng)極LED的驅動(dòng)； ●電源電壓為4.5V～5.5V； ●最大數據傳輸速度為15MHz； ●最大灰度極時(shí)鐘頻率為4 MHz； ●環(huán)境溫度范圍為-20℃～85℃； ●采用HTQFP100腳封裝的引腳排列見(jiàn)圖1。 　
　　2灰度級控制 TLC5902內含16%26;#215;8位移位寄存器和數據鎖存器，可用于對8位并行數據進(jìn)行移位并鎖存16個(gè)8位數據。移位寄存器的輸入由數據輸入端DIN0～DIN7提供，移位溢出的數據則由DOUT0～DOUT7輸出，同時(shí)送到下一個(gè)芯片以形成多片級聯(lián)。ENABLE是移位寄存器的使能信號，DCLK是移位寄存器的移位時(shí)鐘。LATCH是數據鎖存器的鎖存信號，該端為高時(shí)傳輸數據；為低時(shí)，移位寄存器的輸出將被打入數據鎖存器。由于亮度控制數據和灰度控制數據都是從DIN0～DIN7輸入的，為了區別輸入數據的性質(zhì)，可用RSEL作為移位寄存器鎖存器的輸入數據選擇信號。當RSEL為高時(shí)，移位寄存器鎖存器把輸入數據定義為亮度控制數據；而當RSEL為低時(shí)，則將其定義為灰度級控制數據。TLC5902芯片內有一個(gè)專(zhuān)用的8位灰度級計數器，可用來(lái)對灰度級計數時(shí)鐘GSCLK進(jìn)行計數。另外還有一個(gè)16%26;#215;8位的比較器，可用于對每一列鎖存的8位灰度級數據和8位GSCLK計數值進(jìn)行比較，若兩者相等則停止輸出恒流，從而實(shí)現有效顯示時(shí)間的控制。16列的輸出可由16位恒流驅動(dòng)器提供，MODF腳為高時(shí)輸出為16位方式，MODE為低時(shí)輸出為8位方式，恒流控制的參考電流可由IREF腳上的外接電阻來(lái)確定。 3 TLC5902的應用電路 圖2是一個(gè)LED圖像顯示屏的系統結構框圖，其中LED屏體點(diǎn)陣數為160列%26;#215;80行，可顯示256級灰度的單色圖象，掃描方式采用1/16，顯示幀頻率為120MHz。當掃描控制器接收到顯示數據后，可產(chǎn)生各種顯示控制信號。從電路組成來(lái)看，它主要由可編程邏輯器件CPLD、本地時(shí)鐘晶振、數據存儲器RAM及用于存儲顯示單元參數和掃描控制器邏輯功能的EPROM等組成。該電路可以對接收到的數據進(jìn)行分割、存儲、灰度掃描，并按特定的方式把數據輸出到顯示屏體以供驅動(dòng)顯示。顯示控制單元選用TLC5902,其恒流輸出工作于16位方式。這樣，一片TLC9502可以控制16行、每行16列的顯示，該屏總共需要50片。 控制類(lèi)度級的主要信號有輸入輸出數據(DIN0～DIN7、DOUT0～DOUT7、OUT0～OUT15)、輸出鎖存信號LATCH、移位時(shí)鐘DCLK、移位使能信號ENABLE、占空比控制時(shí)鐘GSCLK。這些信號線(xiàn)在一行結構內的連接如圖3所示。 　　　　　　　

　　該圖像屏可分為5行10列共50個(gè)16%26;#215;16點(diǎn)陣模塊，當移位使能信號ENABLE為低時(shí)，8位灰度級顯示數據將從DIN7～DIN0并行輸入，并在DCLK移位時(shí)鐘脈沖的作用下打入芯片的移位寄存器，當移位16次后，數據將從該芯片的DOUT7～DOUT0輸出到下一芯片。一直串行移位160次就可完成第一行模塊中第一行數據的傳輸。依次類(lèi)推，直到第5行模塊的第一行數據傳輸完成后，通過(guò)鎖存脈沖LATCH即可將各芯片移位到位的16列、每列8位顯示數據打入鎖存器，這時(shí)只要輸出控制信號BLANK為低，并給出同名行的行選通信號同時(shí)使輸出開(kāi)放，各列即可開(kāi)始輸出恒流，同時(shí)8位計數器開(kāi)始對灰度級時(shí)鐘GSCLK進(jìn)行計數，當計數值與該列所存儲的灰度值相等時(shí)，該列的恒流輸出結束，從而實(shí)現相應LED的顯示時(shí)間控制，即占空比控制。 根據各部分同名行的全部傳輸時(shí)間等于該同名行的顯示時(shí)間，可以得到行周期和點(diǎn)（列）周期的值，即行周期=幀周期/掃描方式的行數，點(diǎn)周期=行周期/（每行點(diǎn)數%26;#215;部分數）。若幀頻為120Hz，則幀周期為1/120s=8.33ms，根據掃描方式為1/16可將80行分為5個(gè)16行，每行160列，這樣，行周期即為520.8μs；點(diǎn)周期為651.04ns；點(diǎn)頻為1.54Hz。 實(shí)踐證明，采用TLC5902驅動(dòng)芯片驅動(dòng)的圖像顯示屏具有亮度和色度均勻，無(wú)馬賽克現象，顯示效果良好等優(yōu)點(diǎn)。

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