基于脈寬調制的LED顯示屏灰度的實現方法

脈寬調制就是通過控制LED的發光時間來實現灰度，LED的光電響應速度比較快，可以達到幾十兆。因此，我們可以利用控制電路高速點亮和熄滅LED，得到精細的灰度等級。這樣，驅動LED的電流就成了一系列脈沖，而脈沖的寬度受圖像數據的調制，因此叫脈寬調制。這種方式控制成本低、控制精度高、線性好，現已被廣泛采用。

　　1、權值點亮法

　　以校正后的12位圖像數據D11?D0為例來說明此方法，首先將并行的數據轉換為串行，然后輪流輸出點亮LED燈。當輸出最高位D11時，需點亮(或熄滅)LED燈2 048個時鐘周期(D11為高電平時點亮LED燈，D11為低電平時則熄滅LED燈);當輸出D10時.需1 024個時鐘周期;以此類推，輸出D0時只需一個時鐘周期。這樣，需4 096個時鐘周期才能完成一個像素點的灰度形成。顯而易見，這種方式在時間上的開銷實在太大了，實踐中一般不采用此法。

　　2、權值熄滅法

　　仍以校正后的12位圖像數據D1 1?D0為例來說明此方法，首先仍將并行的數據轉換為串行，然后輪流輸出點亮LED燈。但此法只需12個時鐘周期就可以完成一個像素點的灰度形成。此法定義輸出D11時需點亮(或熄滅)LED燈1個時鐘周期;那么，DIO就是1/2個時鐘周期;D9是1，4個時鐘周期;以此類推，D0為l/2048個時鐘周期。需要說明的是，這里所說的時鐘是指輸出到LED顯示屏上的LED驅動器的鎖定時鐘(LAT)，一般在1 000—3 000Hz左右(主控芯片內部時鐘一般在100 MHz以上)。每輸出一位圖像數據并鎖定在屏上的同時，主控芯片輸出一個叫“消隱脈沖”的信號(OE)，一般定義OE為高電平時熄滅LED.OE為低電平時點亮LED。OE脈沖的寬度要精確控制，輸出D11時，OE輸出1個時鐘周期：輸出DO時，OE輸出1/2 048個時鐘周期。這種方式雖然在時間上的開銷很小，但大大犧牲了顯示屏的亮度.假如圖像數據為全亮(即D11? D0全為1)時，顯示屏的亮度僅為權值點亮法的17% (近視值)，算式如下：

　　亮度百分比=l/12(1+1/2+1/4+1/8+1/16+1/32+1/64+1/128+1/256+1/512+1/1 024+1/2 048)=17%

　　顯然，這樣的亮度是不能被接受的。

　　3、混合法

　　為了既提高屏的亮度，又不浪費太多的時間，可以將兩種方法混合使用。比如，我們可以使D11重復8次，D10重復4次，D9重復2次，D8輸出1次，從D7開始，OE的脈寬減半，到D0輸出時，OE的脈寬為1/256。此法需23個時鐘周期完成一個像素點的灰度形成。比權值點亮法4 096個時鐘周期少很多，而屏的亮度可達權值點亮法的70% (近似值)，算式如下：

　　亮度百分比=1/23(8+4+2+1+1/2+1/4+l/8+1/16+1/32+1/64+1/128+l/256)=70%

　　一般來講，這樣的亮度應該可以接受了。若還想提高亮度的話，可以將D11重復16次或更多;反之.想減少時間開銷的話，可以將D11的重復再減少一點。二者不可兼得，需綜合考慮。