作者：西安邮电学院 刘睿 西安交通大学 王晓东

    1 引言

    近年来，随着计算机技术、大规模集成电路和专用元器件的飞速发展，256级灰度的全彩色led大显示屏在国内发展迅速，但是目前其显示效果并不理想：一方面，led的发光效率受制造工艺的影响表现出固有的差异，而且这种差异还随时间发生变化，这样由大量led组成的大屏幕显示时会出现一些随机的暗斑或亮斑，严重影响显示要求，需要采用在线的点校正消除这种影响，另一方面，现有的全彩色大屏幕一般亮度等级不足，即便采用了非线性灰度控制技术，在低亮度等级上表现色彩的能力仍然较差，显示的层次感不强，由亮度等级不足导致的另一个问题是进行γ校正不容易，从而使全彩色led大显示屏产生一定的颜色失真。

    ti公司的最新推出的tlc5941驱动芯片具有点校正和高亮度等级的特点，由他组成的大屏幕驱动方案一定程度上解决了上述问题，可以构成高性能的显示系统。

    2 tlc5941芯片介绍

    2.1 芯片特点

    tlc5941共有28个引脚，是一个16通道的led恒流驱动器，能够同时驱动16个led，每通道最大驱动能力80ma，每个通道可以通过pwm方式根据内部亮度寄存器的值进行4096级亮度控制，内部每个通道亮度寄存器的长度是12位，另外，流动每个通道led的驱动电路由内部6位的点校正寄存器的值进行64级控制，而且驱动电流的最大值可通过片外电阻设定。

    64级电流控制提供了led点亮度校正的能力，4096级亮度调整则保证了即使在较低的亮度等级小，点阵中的每个点也有多达256级的灰度表示，从而红绿蓝全彩屏可有16m色的色彩表达能力，这两点对于高质量的彩色大屏幕显示是额外重要的。

    相对于传统的彩色大屏幕显示系统，设计中利用可编程逻辑芯片（或高速cpu）集中产生pwm进行亮度控制，采用tlc5941后，由于驱动芯片tlc5941完成了pwm亮度控制，可编程逻辑芯片（或高速cpu）只需要处理缓存管理、亮度和点校正数据的输出，设计复杂度降低，而且由于pwm的亮度控制与数据串行移出无关，可以很方便地获得较高的帧频，取得很好的动态显示效果。

    2.2 管脚功能

    tlc5941的所有内部数据寄存器，亮度寄存器，点校正寄存器和错误状态信息都是通过串行接口存取的，最大串行时钟效率为30mhz。

    tlc5941的串行接口方式类似于74hc595，接口部分由5根信号线组成。

    mode(模式信号):mode=0是亮度信号输入模式，mode=1点校正信号输入模式。

    sclk（串行时钟），在每个sclk的上升沿，当mode=0输入数据和输出数据移入和移出内部192位（16通道×12）的亮度串行移位寄存器，当mode=1输入数据和输出数据移入和移出内部96（16通道×6）位的点校正串行移位寄存器。

    sout:串行数据输出。

    sin:串行数据输入。

   &nbslat：数据锁存，在xlat的上升沿，如果mode=0，亮度串行移位寄存器锁存到亮度控制寄存器，随机控制亮度pwm输出，如果mode=1，点校正串行移位寄存器锁存到点校正控制寄存器，控制电流的输出。

    为了保障彩色大屏幕的可靠运行，tlc5941提供了每一路led开路和过温检测的能力，管脚xerr是集电极开路输出，用于出错时报警，16个通道中无论哪个通道有错误发生，xerr就会被拉到低电平，通过查询芯片的内部状态信息，就可以知道哪一路出现故障，系统中所有tlc5941的xerr管脚可以接到一起，通过上拉电阻接到高电平，通过监控这个信号，系统可以在运行过程中进行自我诊断。

    另外tlc5941还提供了gclk管脚，输入一个时钟信号可以同步pwm的产生。

    3 基于tlc5941的动态扫描驱动电路

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