２０１４年第６期 安徽电子信息职业技术学院学报 Ｎｏ．６ ２０１４ 第１ ３卷（总第７５期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ ＡＮＨＵＩ ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＯＦ ＥＥＬＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｎｏ．７５ Ｖｏ１．１ ３ ［文章编号】１６７１—８０２Ｘ（２０１４）０６—０００８—０４ 一种基于ＯＬＥＤ￣自关闭ＰｗＭ灰度控制方法的研究 陈知新 （福建＿Ｔ－程学院信息科学与工程学院， 福建福州 ３５０１１８） ［摘要］本文介绍了ＯＬＥＤ的显示原理以及ＰｗＭ灰度显示的方法，提出一种自关闭ＰＷＭ灰度控制方法 来实现ＯＬＥＤ的灰度显示。并用该方法进行方案设计，给出了其仿真结果并在ＦＰＧＡ上进行验证。该方法在一 块２０ｘ２０分辨率的绿色ＰＭ—ＯＬＥＤ显示屏上进行实验，能实现１６级灰度的显示。结果表明：与传统的用比较器 来实现的方法相比，在灰度级和显示效果相同的情况下，该方法能有效地减小芯片的面积，提高芯片的性价 比。 ［关键词］ＯＬＥＤ；灰度级；自关闭；ＰＷＭ ［中图分类号］ＴＮ４９２ ［文献标识码］Ａ Ａ Ｓｅｌｆ－ｃｌｏｓｉｎｇ Ｇｒａｙｓｃａｌｅ ＰＷＭ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＬＥＤ ＣＨＥＮ Ｚｈｉ—ｘｉｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１ １８，Ｆｕｊｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ＯＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＰＷＭ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａ ｓｅｌｆ－ｃｌｏｓｉｎｇ ＰＷＭ ｇｒａｙｓｃａｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ＯＬＥＤ ｇｒａｙ－ｓｃａｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｍａｄｅ，ａｎｄ ｉｔｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｏｎ ＦＰＧＡ．Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ａ ｇｒｅｅｎ ＰＭ－ＯＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ ２０×２０ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ １６ ｇｒａｙ—ｓｃａｌｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｅｏｍｐａｒａｔｏｒ，ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｇｒａｙ－ｓｃａｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ，ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｈｉｐ ａｒｅａ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ｐｒｉｃｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈｉｐ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＯＬＥＤ；ｇｒａｙ－ｓｃａｌｅ；ｓｅｌｆ－ｃｌｏｓｉｎｇ；ＰＷＭ ０ＬＥＤ即有机发光显示器（ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ 少，本文就ＯＬＥＤ的灰度控制提出一种新的控制方 法。 一Ｄｉｓｐｌａｙ），因发光材料为有机物且发光特性与二极管 相似而得名。其轻薄、自发光、功耗低、视角宽等优 点成为新一代显示器件的主力军。ＯＬＥＤ的研究一直 、ＯＬＥＤ显示原理 图１为无源ＯＬＥＤ显示原理图，ＯＬＥＤ发光像素 是个热点，但对于ＯＬＥＤ的灰度控制方面的研究较 点排成矩阵形，其行接阴极，列接阳极。给两极加上 ★［收稿日期］２０１４一１０—２０ ［作者简介］陈知新（１９８０一），男，福建莆田人，讲师，在读博士研究生，研究方向：Ｉｃ设计。Ｅ—ｍａｉｌ：９１２３６０２９４＠ｑｑ．ｃｏｍ． ［基金项目］福建工程学院科研发展基金青年项目（ＧＹ—Ｚ１００８１） ２０１４．１２．２０ 囝困固囫 陈知新一—种基：Ｆ０ＬＥＤ的自关闭ＰＷ泐 空制方法的研究 第６期 Ｉ 电流潺 由 … 僖 ７；Ｉ 由行麓［动 信号控秘 电援． 发誊 图ｌ ０ＬＥＤ显示原理图 超过阈值电压的电压时，相交叉的像素点发光。由 于ＯＬＥＤ为电流型器件，所以使用恒流源来驱动。 无源ＯＬＥＤ可用动态扫描法驱动，即行控制电路 产生行扫描信号，使每一时刻只有～行的像素被点 亮，其他行的像素不发光。显示时，先给非扫描行接 高电平使行上的像素点反向截止。而扫描行接地， 这时列电极接通恒流源，对应的像素被点亮，这样该 行的图像就在屏上显示。接着行驱动电路扫描下一 行，进行类似的操作，反复下去，当所有行被扫描一遍 后即显示出整幅图像。 二、灰度级与ＰＷＭ 灰度级指图像亮度高低的层次数。人对亮度高 低的感受与亮度有关外，还和点亮的时间和面积有 关，可利用人眼对快速变化的亮度的“视觉暂留”特 性，改变发光点的点亮时间或面积来区分亮度。本 文即利用改变点亮时间来实现灰度级。 ＰＷＭ即脉冲宽度调制（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）。是保持信号的频率不变，通过改变脉冲 宽度，对信号进行调制的方式，也被叫做调占空比 法。该方法可应用于ＯＬＥＤ的灰度级显示，实现方式 是：当数据最大时，整个周期内脉冲为高电平，对应 的像素点在整个周期中一直亮着，即最高的灰度等 级。当数据为０时，整个周期内脉冲为低电平，对应 的像素点在整个周期中一直暗着，即最低的灰度等 级；其它数据时，整个周期内脉冲为高电平的时间与 其数据大小成比例，对应的像素点在整个周期内按 数值大小对应的时间被点亮，显示出相应的灰度等 级。 传统的ＰＷＭ灰度控制方法常使用比较器的方 法来实现，将读入的灰度级数据与计数值进行比较， 如不相等，则像素点继续发光，如相等，则像素点停 止发光。 三、自关闭ＰＷＭ灰度控制的实现方法 （一）整体控制系统 图２整体控制系统 图２是整体控制系统框图。其中主控制器由状态 机构成，作用是协调各电路间的工作。行控制电路产 生逐 驱动 数据 的关 的是 存储 位宽 闭模 灰度 圜日囝囫 陈知新一一种基于０ＬＥ啪自关ｃｌ１Ｐｗ旧渡控制方法的研究 表２两种方法对比 比较器法实现的 新方法实现的 第６期 本设计在Ａｌｔｅｒａ的ＥＰ２Ｃ３５Ｆ４８４Ｃ８芯片上进行硬 件验证。在２０×２Ｏ绿色无源ＯＬＥＤ上能实现１６级灰度。 分辨率 灰度级 面积ｍｍ 面积ｍｍ２ 如图５所示，左右两边的像素点每两行灰度级依次递 增和递减。结果表明，该方法能够按设计的要求完成 显示出灰度级图像。 五、结论 １６￣４２ １６级灰度 ０．１８ ｍｍ １．２９ ｍｍ ２．２１ ｍｍ ０．１３ ｍｍ２ ０．８０ ｍｍ １．８９ ｍｍ ６４ｘ（９６＊３） １６级灰度 ６４ｘ（９６ ３） ６４级灰度 本文提出了一种基于ＯＬＥＤ的自关闭ＰＷＭ灰度 控制的方法，与传统比较器的方法相比，使用存储器 的结构来代替比较器，在保证占空比和扫描效率一 样的情况下，减少了芯片的面积，提高芯片的性价 比。并通过ＦＰＧＡ验证了该方法的可行ｌ生。 参考文献： ［１］苗英恺，陈术，２００８，（４）． （二）基于ＦＰＧＡ的系统实现 佳．ＯＬＥＤ平板显示技术原理与应用［Ｊ］．通信技 【２】王天雄．一种优化的基于子空间按位扫描灰度控制方法的 研究与设计【Ｄ１．上海：上海大学，２００８． 【３】廖志君，郭太良平板显示器的多种灰度显示方案ＩＪ１＿龙岩 图５ ＯＬＥＤ灰度显示 （上接第１６页）算法进行实验。仿真实验的结果证明， 利用改进后的路由算法，确实能有效延长网络的生存 期，增强网络健壮眭，同时也就提高了能量的利用率。 分布在表库不同位置的采集器实时采集环境温 湿度，通过上位机显示，方便工作人员现场检查，并 且实现人机交互，便于工作人员对表库的管理，具体 功能包括实时查询、备份、超限报警值和采样时间设 置的等。 四、结论 基于物联网技术的立体表库温、湿度监测系统 统传输距离可以达到１００米。采集器的发射功耗为 ｌｍＷ，休眠模式功耗更低。两节５号电池就可以维持 长达１．５年左右，温度测量的分辨力为０．１￣Ｃ，经过安 徽省计量院校准，湿度为Ｉ％ＲＨ不确定度为Ｕ＝０．３％ ＲＨ（ｋ＝２），采集系统一次性数据采集成功率在９９．８％ 以上，可广泛应用于公司各类库房和实验室的的环