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基于TLC5902的LED圖像顯示屏的驅動控制
摘要：TLC5902是美國TexasInstruments公司生產的專門用于圖像顯示的LED驅動芯片，該器件集移位寄存器、數據鎖存器于一體，同時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器。文中介紹了該器件的主要功能及實際應用方法。關鍵詞：TLC5902灰度級LED圖像
1TLC5902的主要特點
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生帶深淺過渡的單色畫面。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。這樣不僅可實現深淺過渡的效果，還可形成多種豐富的色彩。相對一般的LED圖文屏來說，LED圖像屏顯示的畫面更加生動逼真，因而在公共傳媒中具有更好的實用價值。
TLC5902是美國TexasInstruments公司生產的專門用于顯示灰度圖像的LED驅動芯片。該芯片驅動恒定電流的準確性為±1%，并具有工作狀態監控功能（WTD）及熱關斷（TSD）功能，它可在溫度超過極限時自動斷電，因而可保護發光管不受損壞。其較高的恒定電流準確性可以有效延長發光管的壽命，同時其TQFP100封裝也可使驅動板面積大為減少。TLC5902的主要特征如下：
●具有80mA×16bit或120mA×8bit的驅動能力與輸出位數；
圖1
●恒流輸出端的輸出電流0～40mA時，輸出為0.4V；而輸出電流為40～80mA時，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；
●帶有與時鐘同步的8位并行輸入，用于共陽極LED的驅動；
●電源電壓為4.5V～5.5V；
●最大數據傳輸速度為15MHz；
●最大灰度極時鐘頻率為4MHz；
●環境溫度范圍為-20℃～85℃；
●采用HTQFP100腳封裝的引腳排列見圖1。
2灰度級控制
TLC5902內含16×8位移位寄存器和數據鎖存器，可用于對8位并行數據進行移位并鎖存16個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，同時送到下一個芯片以形成多片級聯。ENABLE是移位寄存器的使能信號，DCLK是移位寄存器的移位時鐘。LATCH是數據鎖存器的鎖存信號，該端為高時傳輸數據；為低時，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，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，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，則將其定義為灰度級控制數據。TLC5902芯片內有一個專用的8位灰度級計數器，可用來對灰度級計數時鐘GSCLK進行計數。另外還有一個16×8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計數值進行比較，若兩者相等則停止輸出恒流，從而實現有效顯示時間的控制。16列的輸出可由16位恒流驅動器提供，MODF腳為高時輸出為16位方式，MODE為低時輸出為8位方式，恒流控制的參考電流可由IREF腳上的外接電阻來確定。
3TLC5902的應用電路
圖2是一個LED圖像顯示屏的系統結構框圖，其中LED屏體點陣數為160列×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，可產生各種顯示控制信號。從電路組成來看，它主要由可編程邏輯器件CPLD、本地時鐘晶振、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、移位時鐘DCLK、移位使能信號ENABLE、占空比控制時鐘GSCLK。這些信號線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16×16點陣模塊，當移位使能信號ENABLE為低時，8位灰度級顯示數據將從DIN7～DIN0并行輸入，并在DCLK移位時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。依次類推，直到第5行模塊的第一行數據傳輸完成后，通過鎖存脈沖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使輸出開放，各列即可開始輸出恒流，同時8位計數器開始對灰度級時鐘GSCLK進行計數，當計數值與該列所存儲的灰度值相等時，該列的恒流輸出結束，從而實現相應LED的顯示時間控制，即占空比控制。
根據各部分同名行的全部傳輸時間等于該同名行的顯示時間，可以得到行周期和點（列）周期的值，即行周期=幀周期/掃描方式的行數，點周期=行周期/（每行點數×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16行，每行160列，這樣，行周期即為520.8μs；點周期為651.04ns；點頻為1.54Hz。
實踐證明，采用TLC5902驅動芯片驅動的圖像顯示屏具有亮度和色度均勻，無馬賽克現象，顯示效果良好等優點。
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