亮度線性變化自行調(diào)節(jié)的led掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片和調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED產(chǎn)品領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種亮度線性變化自行調(diào)節(jié)的LED掃描 陣列驅(qū)動(dòng)芯片和調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在家用電器為代表的消費(fèi)類電子產(chǎn)品、工業(yè)控制、汽車電子、醫(yī)療器械等諸多領(lǐng)域 的人機(jī)交互平臺(tái)廣泛應(yīng)用著LED陣列。
[0003] 有的應(yīng)用，LED陣列的所有LED是一種顏色，LED用于顯示文字、圖像傳達(dá)機(jī)器運(yùn)行 狀態(tài)、調(diào)節(jié)應(yīng)用參數(shù)等信息；有的LED陣列應(yīng)用包含紅、綠、蘭3中LED，同時(shí)應(yīng)用LED陣列 驅(qū)動(dòng)芯片調(diào)節(jié)這三種顏色LED的亮度，形成千變?nèi)f化任意可調(diào)的顏色，這種應(yīng)用LED陣列驅(qū) 動(dòng)的是RGB LED ;還有些LED陣列應(yīng)用中，同時(shí)包含RGB LED和普通LED。
[0004] 在這些應(yīng)用系統(tǒng)中，LED陣列通常作為L(zhǎng)ED陣列驅(qū)動(dòng)芯片（以下簡(jiǎn)稱驅(qū)動(dòng)芯片）的 負(fù)載點(diǎn)亮或熄滅。系統(tǒng)MCU通過(guò)串行通信協(xié)議（串行通信一般使用I2C、SPI通信等。）把 LED陣列的控制信息寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)芯片中，驅(qū)動(dòng)芯片再根據(jù)MCU發(fā)來(lái)到指令控制LED陣列的亮滅 和電流大小狀態(tài)。
[0005] 如圖1所示，LED陣列包含多個(gè)LED，每個(gè)LED需要控制的3個(gè)基本參數(shù)是電流值、 點(diǎn)亮狀態(tài)、熄滅狀態(tài)。具體應(yīng)用中常常需要控制LED的亮度線性變小，一直至熄滅或者由熄 滅狀態(tài)亮度線性變大，一直至一定亮度并保持這個(gè)亮度。人的眼睛看到的效果是LED由比 較亮的狀態(tài)慢慢變暗，最后熄滅或者由熄滅狀態(tài)慢慢變亮。LED亮滅轉(zhuǎn)換沒(méi)有突兀的感覺(jué)， 呈現(xiàn)一種柔和的亮度變化。
[0006] 這種LED亮度的線性變化是通過(guò)不斷的改變LED的電流大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。LED陣列通 常是采用掃描的方式實(shí)現(xiàn)的，如經(jīng)典驅(qū)動(dòng)方式，驅(qū)動(dòng)芯片N個(gè)10 口可以驅(qū)動(dòng)（N/2)2個(gè)LED。 交互連接方式可以驅(qū)動(dòng)N(N-l)個(gè)LED。以4個(gè)I 0 口為例子，圖2為L(zhǎng)ED陣列經(jīng)典連接方 式圖，圖3為L(zhǎng)ED陣列交互連接方式圖。
[0007] 以圖3的LED陣列交互連接方式為例，1號(hào)~12號(hào)12個(gè)LED，每個(gè)LED的亮度都是 不同的，同時(shí)要求每個(gè)LED都要線性調(diào)節(jié)亮度，以1、2號(hào)LED為例描述所需解決的問(wèn)題。如 圖3所示，LED的亮度和通過(guò)LED的電流不是線性關(guān)系，所以LED亮度線性變化的時(shí)候，通 過(guò)LED的電流是非線性變化的。如圖3，T1和T8時(shí)間段1號(hào)和2號(hào)LED亮度和電流都是 不同的，T2, T3和T6, T7時(shí)間段線性調(diào)節(jié)亮度，非線性調(diào)節(jié)電流。目前解決上述問(wèn)題的方法 是：MCU通過(guò)I2C、SPI等通信方式，不斷的改寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片中的電流控制寄存器或PWM寄存器 改變LED的電流，從而控制LED的亮度變化，這樣會(huì)占用MCU寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片寄存器的很多的時(shí) 間資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種亮度線性變 化自行調(diào)節(jié)的LED掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片和調(diào)節(jié)方法，不需要MCU不斷地寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部寄存 器，調(diào)節(jié)LED平均電流達(dá)到亮度線性變亮或變暗。驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)的LED電流非線性自 動(dòng)調(diào)節(jié)電路，使LED陣列中的每個(gè)LED單獨(dú)可控制電流非線性變化。大大地節(jié)省了 MCU寫(xiě) 驅(qū)動(dòng)芯片寄存器的時(shí)間資源。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案： 1、一種亮度線性變化自行調(diào)節(jié)的LED掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片，包括 I2C串行通信端口：是由引腳SCL，SDA構(gòu)成，I2C串行通信端口連接控制寄存器，可以讀 /寫(xiě)控制寄存器； 控制寄存器：包含 (1) 亮滅控制寄存器：每個(gè)LED都設(shè)置有亮滅控制寄存器，控制相應(yīng)位置LED的亮滅； (2) PWM寄存器：每個(gè)LED都設(shè)置有PWM寄存器，控制相應(yīng)位置LED的電流占空比； (3) 電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)選擇寄存器：每個(gè)LED都設(shè)置有電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)選擇寄 存器，控制相應(yīng)位置LED選擇哪一組電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)； (4) 軟件中斷寄存器：I2C串行通信端口可取該軟件中斷寄存器查詢哪一組電流非線 性自動(dòng)控制結(jié)束； (5) 同步時(shí)鐘控制寄存器：控制其引腳的3種狀態(tài)，a，高阻狀態(tài)；b，輸出狀態(tài)：輸出一定 頻率的方波信號(hào)，其它芯片輸入該方波信號(hào)，使其它芯片的LED電流非線性自動(dòng)控制與該 芯片同步；c、輸入狀態(tài)：輸入一個(gè)方波信號(hào)，用作該芯片驅(qū)動(dòng)LED電流非線性自動(dòng)控制的 時(shí)鐘信號(hào)； 同步時(shí)鐘控制電路：連接該控制寄存器，控制同步時(shí)鐘控制寄存器引腳的3種狀態(tài)， 輸入狀態(tài)、輸出狀態(tài)、高阻狀態(tài)； LED電流非線性自動(dòng)控制電路：連接于同步時(shí)鐘控制電路、控制寄存器，以多個(gè)階梯 LED電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)電流比例；在PWM寄存器調(diào)節(jié)LED電流占空比的同時(shí)，該LED電流 非線性自動(dòng)控制電路調(diào)節(jié)LED的DC電流，實(shí)現(xiàn)LED平均電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)不影響PWM 調(diào)節(jié)平均電流的功能； LED掃描時(shí)序電路、電流源電路、開(kāi)漏輸出電路：該電流源電路連接該LED電流非線性 自動(dòng)控制電路，LED掃描時(shí)序電路連接于LED電流非線性自動(dòng)控制電路，該開(kāi)漏輸出電路 連接于該LED掃描時(shí)序控制電路。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述開(kāi)漏輸出電路的輸出引腳為開(kāi)漏輸出，芯片外部接一個(gè) 上拉電阻，當(dāng)任何一組LED電流非線性自動(dòng)控制電路控制結(jié)束時(shí)，該輸出引腳拉底，輸出低 電平。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，控制寄存器進(jìn)一步包括狀態(tài)查詢寄存器，MCU讀取該狀態(tài)查詢 寄存器，可查詢?nèi)魏我唤MLED電流非線性自動(dòng)控制的當(dāng)前電流狀態(tài)。
[0012] -種LED掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片的亮度線性變化自行調(diào)節(jié)方法，MCU通過(guò)I2C串行通 信端口讀/寫(xiě)控制寄存器，控制寄存器為每個(gè)LED都配置有亮滅控制寄存器、PWM寄存器、電 流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)選擇寄存器、軟件中斷寄存器、同步時(shí)鐘控制寄存器，由亮滅控制寄存器 控制相應(yīng)位置LED的亮滅，由PWM寄存器控制相應(yīng)位置LED的占空比，電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié) 選擇寄存器由LED電流非線性自動(dòng)控制電路控制，以控制相應(yīng)位置LED選擇哪一組電流非 線性自動(dòng)調(diào)節(jié)，在PWM寄存器調(diào)節(jié)LED電流占空比的同時(shí)，該LED電流非線性自動(dòng)控制電路 調(diào)節(jié)LED的DC電流，實(shí)現(xiàn)LED平均電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)不影響PWM調(diào)節(jié)平均電流的功能； 由I2C串行通信端口讀取軟件中斷寄存器查詢哪一組電流非線性自動(dòng)控制結(jié)束，同步時(shí)鐘 控制寄存器由同步時(shí)鐘控制電路控制，芯片發(fā)出輸入、輸出、高阻三種狀態(tài)，當(dāng)處于輸出狀 態(tài)時(shí)，同步時(shí)鐘控制寄存器的引腳輸出方波信號(hào)，其它芯片輸入該方波信號(hào)，使其它芯片的 LED電流非線性自動(dòng)控制與該芯片同步，當(dāng)處于輸出狀態(tài)時(shí)，同步時(shí)鐘控制寄存器的引腳輸 入一個(gè)方波信號(hào)，用作該芯片驅(qū)動(dòng)LED電流非線性自動(dòng)控制的時(shí)鐘信號(hào)。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案 可知，由于LED掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片增加了 LED電流非線性自動(dòng)控制電路，在現(xiàn)有的PWM寄存 器調(diào)節(jié)LED電流占空比的同時(shí)，該LED電流非線性自動(dòng)控制電路配合電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié) 選擇寄存器調(diào)節(jié)LED的DC電流，實(shí)現(xiàn)LED平均電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)不影響PWM調(diào)節(jié)平均 電流的功能；不需要MCU不斷地寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部寄存器，調(diào)節(jié)LED平均電流達(dá)到亮度線性 變亮或變暗，此外，驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)的LED電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，使LED陣列中的每 個(gè)LED單獨(dú)可控制電流非線性變化，大大地節(jié)省了 MCU寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片寄存器的時(shí)間資源。
[0014] 為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是傳統(tǒng)LED陣列應(yīng)用系統(tǒng)圖； 圖2是LED陣列經(jīng)典連接方式圖； 圖3是LED陣列交互連接方式圖； 圖4是LED亮度變化和電流變化示意圖； 圖5是本發(fā)明之實(shí)施例的LED陣列經(jīng)典連接方式的掃描時(shí)序圖； 圖6是本發(fā)明之實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖7是本發(fā)明之實(shí)施例的LED電流非線性自動(dòng)調(diào)節(jié)電流比例示意圖。
[0016] 附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明： 10、I2C串行通信端口 20、控制寄存器 30、同步時(shí)鐘控制電路 40、電流非線性自動(dòng)控制電路 50、LED掃描時(shí)序控制電路 60、電流源電路 70、開(kāi)漏輸出電路。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 請(qǐng)參照?qǐng)D4至圖7所示，其顯示出了本發(fā)明之較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，是一種亮度 線性變化自行調(diào)節(jié)的LED掃描陣列驅(qū)動(dòng)芯片和調(diào)節(jié)方法，能夠調(diào)節(jié)Tl，T8時(shí)間段每個(gè)LED 亮度不同，每個(gè)LED可以單獨(dú)控制起亮度線性變暗或變亮，且大大地節(jié)省了 MCU寫(xiě)驅(qū)動(dòng)芯片 寄存器的時(shí)間資源。
[0018] 本發(fā)明描述的是LED陣列驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片通過(guò)掃描的方式驅(qū)動(dòng)LED陣列。該 陣列驅(qū)動(dòng)芯片的系統(tǒng)包含如下技術(shù)： PWM控制：驅(qū)動(dòng)芯片中為每顆LED設(shè)置PWM寄存器，可單獨(dú)控制每個(gè)LED電流的占空 比，PWM寄存器控制LED的平均電流。
[0019] DC電流控制：該驅(qū)動(dòng)芯片中設(shè)置有若干組LED電流非線性自動(dòng)控制電路40, MCU 可通過(guò)I2C等通信方式設(shè)置每一組電流非線性自動(dòng)控制電路40的相關(guān)參數(shù)。同時(shí)，可以設(shè) 置每個(gè)LED的DC電流與任何一組LED電流非線性控制電路所控制的電流同步，或者設(shè)置DC 電流值為不變的常量。每組LED電流非線性自動(dòng)控制電路40的相關(guān)參數(shù)包括：逐漸變亮的 時(shí)間T1 ;最亮?xí)r間T2 ;逐漸變暗時(shí)間T3 ;完全暗時(shí)間T4 ;開(kāi)始時(shí)間T_START ;結(jié)束時(shí)間T_ END ;循環(huán)次數(shù)N ; 硬件中斷輸出：該驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置有一個(gè)硬件中斷輸出引腳INTB，INTB引腳為開(kāi)漏輸 出，芯片外部接一個(gè)上拉電阻。其作用是，當(dāng)任何一組LED電流非線性自動(dòng)控制電路40控 制結(jié)束時(shí)，INTB引腳拉底，輸出低電平。
[0020] 軟件中斷寄存器：每一組LED電流非線性自動(dòng)控制電路40都具有一個(gè)軟件中斷寄 存器R_INTx，當(dāng)該組LED電流非線性自動(dòng)控制結(jié)束時(shí)，R_INTx變?yōu)?，MCU通過(guò)串行通信協(xié) 議讀取中斷寄存器，可以知道是哪一組LED電流非線性自動(dòng)控制結(jié)束，讀之后中斷寄存器 的內(nèi)容自動(dòng)清零。
[0021] 同步功能：該驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)置有一個(gè)同步時(shí)鐘信號(hào)輸入輸出引腳SYN，同步時(shí)鐘信 號(hào)的頻率為32. 768Khz。該信號(hào)用于使不同顆驅(qū)動(dòng)芯片的LED電流非線性自動(dòng)控制時(shí)序同 步。驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部設(shè)有2位同步時(shí)鐘控制寄存器SYNC，SYNC=00或11，SYN引腳為高阻狀 態(tài)；SYNC=01，SYN輸出32. 768Khz方波信號(hào)，其它芯片輸入該方波信號(hào)，使其它芯片的LED 電流非線性自動(dòng)控制與該芯片同步；SYNC=10, SYN輸入一個(gè)方波信號(hào)，用作該芯片驅(qū)動(dòng)LED 電流非線性自動(dòng)控制的時(shí)鐘信號(hào)。
[0022] 狀態(tài)查詢寄存器：該驅(qū)動(dòng)芯片中設(shè)置有狀態(tài)查詢寄存器，MCU讀取該寄存器，可查 詢?nèi)魏我唤MLED電流非線性自動(dòng)控制的當(dāng)前電流狀態(tài)。
[0023] 本發(fā)明的工作原理以圖2所示的LED陣列經(jīng)典連接方式為例加以說(shuō)明。圖5是 LED陣列經(jīng)典連接方式的掃描時(shí)序，101，1