《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一款基于CPLD的LED顯示屏控制電路解決方案
摘要: 在LED顯示技術(shù)中,由于紅色、綠色發(fā)光二極管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高,加之計算機多媒體制作軟件的發(fā)展,現(xiàn)在偽彩視頻LED顯示系統(tǒng)的制造成本大大降低,應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。這種偽彩色視頻LED顯示系統(tǒng)采用了計算機多媒體技術(shù)。
Abstract:
Key words :

  引言

  近年來,隨著計算機技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,得到廣泛應(yīng)用的大屏幕顯示系統(tǒng)當(dāng)屬視頻LED顯示系統(tǒng)。在LED顯示技術(shù)中,由于紅色、綠色發(fā)光二極管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高,加之計算機多媒體制作軟件的發(fā)展,現(xiàn)在偽彩視頻LED顯示系統(tǒng)的制造成本大大降低,應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。這種偽彩色視頻LED顯示系統(tǒng)采用了計算機多媒體技術(shù),全同步動態(tài)顯示視頻圖像,圖像清晰,亮度高,無拼縫,每種顏色的視頻灰度等級已經(jīng)由早期的16級灰度上升現(xiàn)在的256灰度,隨著大規(guī)模集成電路和專用元器件的發(fā)展,256級灰度的全彩色視頻LED顯示系統(tǒng)隨時都可能實現(xiàn)。

  LED電子顯示技術(shù)發(fā)展迅速,已成為當(dāng)今平板顯示領(lǐng)域的主導(dǎo)之一。本文著重介紹用M4A5-128P64-10VC設(shè)計LED顯示屏的控制電路。

  1 LED顯示屏的構(gòu)成

  在LED顯示系統(tǒng)中,點陣結(jié)構(gòu)單元為其基本構(gòu)成。每個顯示驅(qū)動單元又是若干個8×8點陣的LED顯示模塊組成。通過多個顯示驅(qū)動板拼裝在一起,構(gòu)成一個數(shù)平方米的顯示屏,能用來顯示各種文字、圖像。LED顯示屏包括計算機視頻采集電路、控制電路、驅(qū)動電路及電源等,如圖1所示。

 

  

 

  LED顯示屏具有紅、綠兩種基色,每基色256級灰度,像素節(jié)距為7.62mm,像素在水平方向可達(dá)成1024點,垂直方向可達(dá)成768點。

  2 LED電子顯示屏特點

  LED顯示屏是由若干個顯示單元拼接而成的,其顯示方式采用LED點陣與計算機顯示器屏幕相映射的原理,即LED點陣的一個像素點對應(yīng)著計算機顯示屏的一個像素點,例如計算機屏幕上的畫面按分辨率分為640列、480行,即LED顯示屏上640×480個點陣單元,每個點陣單元又包括紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管,這三種發(fā)光二極管發(fā)出三種顏色的光混色后得到人眼所感覺到顏色,根據(jù)光學(xué)三基色原理,我們只采集計算機屏幕上的每一點的圖像進行數(shù)字化并分解為紅、綠、藍(lán)三種信號,經(jīng)過系統(tǒng)處理后,傳遞到LED點陣屏幕上的點陣單元中,分別驅(qū)動相對應(yīng)顏色的發(fā)光二極管,即實現(xiàn)了計算機屏幕在LED點陣屏幕上的映射。

  3 LED電子顯示屏驅(qū)動原理

  在大多數(shù)LED顯示系統(tǒng)中,都采用刷新式驅(qū)動方法,即對每塊LED顯示驅(qū)動單元列向鎖存數(shù)據(jù),在行向進行掃描,根據(jù)LED顯示驅(qū)動板結(jié)構(gòu),采用1P16掃描占空比。

  我們所設(shè)計的LED顯示驅(qū)動板驅(qū)動電路用兩片74HC595組成4:16線行譯碼器,它提供整個掃描電路所需行信號,同時也用74HC595芯片來作串行移位寄存器,它將系統(tǒng)傳來的串行數(shù)據(jù)移位變成并行信號輸出,這樣驅(qū)動列需要提供串行移位時鐘、并行鎖入信號和輸出使能信號,行掃描需要串行數(shù)據(jù)輸入和串行移位時鐘信號,如圖2所示。因此我們需要設(shè)計一個時序控制電路。

 

  

 

  引言

  近年來,隨著計算機技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,得到廣泛應(yīng)用的大屏幕顯示系統(tǒng)當(dāng)屬視頻LED顯示系統(tǒng)。在LED顯示技術(shù)中,由于紅色、綠色發(fā)光二極管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高,加之計算機多媒體制作軟件的發(fā)展,現(xiàn)在偽彩視頻LED顯示系統(tǒng)的制造成本大大降低,應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。這種偽彩色視頻LED顯示系統(tǒng)采用了計算機多媒體技術(shù),全同步動態(tài)顯示視頻圖像,圖像清晰,亮度高,無拼縫,每種顏色的視頻灰度等級已經(jīng)由早期的16級灰度上升現(xiàn)在的256灰度,隨著大規(guī)模集成電路和專用元器件的發(fā)展,256級灰度的全彩色視頻LED顯示系統(tǒng)隨時都可能實現(xiàn)。

  LED電子顯示技術(shù)發(fā)展迅速,已成為當(dāng)今平板顯示領(lǐng)域的主導(dǎo)之一。本文著重介紹用M4A5-128P64-10VC設(shè)計LED顯示屏的控制電路。

  1 LED顯示屏的構(gòu)成

  在LED顯示系統(tǒng)中,點陣結(jié)構(gòu)單元為其基本構(gòu)成。每個顯示驅(qū)動單元又是若干個8×8點陣的LED顯示模塊組成。通過多個顯示驅(qū)動板拼裝在一起,構(gòu)成一個數(shù)平方米的顯示屏,能用來顯示各種文字、圖像。LED顯示屏包括計算機視頻采集電路、控制電路、驅(qū)動電路及電源等,如圖1所示。

 

  

 

  LED顯示屏具有紅、綠兩種基色,每基色256級灰度,像素節(jié)距為7.62mm,像素在水平方向可達(dá)成1024點,垂直方向可達(dá)成768點。

  2 LED電子顯示屏特點

  LED顯示屏是由若干個顯示單元拼接而成的,其顯示方式采用LED點陣與計算機顯示器屏幕相映射的原理,即LED點陣的一個像素點對應(yīng)著計算機顯示屏的一個像素點,例如計算機屏幕上的畫面按分辨率分為640列、480行,即LED顯示屏上640×480個點陣單元,每個點陣單元又包括紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管,這三種發(fā)光二極管發(fā)出三種顏色的光混色后得到人眼所感覺到顏色,根據(jù)光學(xué)三基色原理,我們只采集計算機屏幕上的每一點的圖像進行數(shù)字化并分解為紅、綠、藍(lán)三種信號,經(jīng)過系統(tǒng)處理后,傳遞到LED點陣屏幕上的點陣單元中,分別驅(qū)動相對應(yīng)顏色的發(fā)光二極管,即實現(xiàn)了計算機屏幕在LED點陣屏幕上的映射。

  3 LED電子顯示屏驅(qū)動原理

  在大多數(shù)LED顯示系統(tǒng)中,都采用刷新式驅(qū)動方法,即對每塊LED顯示驅(qū)動單元列向鎖存數(shù)據(jù),在行向進行掃描,根據(jù)LED顯示驅(qū)動板結(jié)構(gòu),采用1P16掃描占空比。

  我們所設(shè)計的LED顯示驅(qū)動板驅(qū)動電路用兩片74HC595組成4:16線行譯碼器,它提供整個掃描電路所需行信號,同時也用74HC595芯片來作串行移位寄存器,它將系統(tǒng)傳來的串行數(shù)據(jù)移位變成并行信號輸出,這樣驅(qū)動列需要提供串行移位時鐘、并行鎖入信號和輸出使能信號,行掃描需要串行數(shù)據(jù)輸入和串行移位時鐘信號,如圖2所示。因此我們需要設(shè)計一個時序控制電路。

 

  

 

  4 結(jié)語

 

  M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生產(chǎn)的CPLD器件,有128宏單元、64個IPO引腳。Lattice公司開發(fā)軟件ispDesignEXPERT中集成了設(shè)計輸入、編譯、驗證和編程全部工作。首先進行設(shè)計輸入,即可直接繪制原理圖,也可用VHDL語言編程。我們需要從10MHz時鐘源得到100KHz信號用VHDL語言在VHDLMODULE文本編輯器中編寫一個名為F100K.HDL文件如下:

  

  設(shè)計文件輸入以后進行編譯,然后用戶可以調(diào)整管腳分配,編譯通過,即可對芯片編程。用Byte-Blaster下載電纜把計算機并行口與PCB上的JTAG插座連接起來,通電后對已安裝好的芯片編程。

  實踐表明,用Lattice公司生產(chǎn)的M4A5-128P64-10VC設(shè)計的電路達(dá)到了設(shè)計要求。

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