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点阵显示屏计算机用CPLD设计LED显示屏控制电路

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近年来,随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展,得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频LED显示系统。在LED显示技术中,由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高,加之计算机多媒体制作软件的发展,现在伪彩视频LED显示系统的制造成本大大降低,应用领域不断增加。这种伪彩色视频LED显示系统采用了计算机多媒体技术,全同步动态显示视频图像,图像清晰,亮度高,无拼缝,每种颜色的视频灰度等级已经由早期的16级灰度上升现在的256灰度,随着大规模集成电路和专用元器件的发展,256级灰度的全彩色视频LED显示系统随时都可能实现。

  LED电子显示技术发展迅速,已成为当今平板显示领域的主导之一。

  本文着重介绍用M4A5-128P64-10VC设计LED显示屏的控制电路

  1 LED显示屏的构成

  在LED显示系统中,点阵结构单元为其基本构成。每个显示驱动单元又是若干个8×8点阵的LED显示模块组成。通过多个显示驱动板拼装在一起,构成一个数平方米的显示屏,能用来显示各种文字、图像。LED显示屏包括计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路及电源等,如图1所示。

 视频LED 显示系统结构框图

  LED显示屏具有红、绿两种基色,每基色256级灰度,像素节距为7.62mm,像素在水平方向可达成1024点,垂直方向可达成768点。

  2 LED电子显示屏特点

  LED显示屏是由若干个显示单元拼接而成的,其显示方式采用LED点阵与计算机显示器屏幕相映射的原理,即LED点阵的一个像素点对应着计算机显示屏的一个像素点,例如计算机屏幕上的画面按分辨率分为640列、480行,即LED显示屏上640×480个点阵单元,每个点阵单元又包括红、绿、蓝三种发光二极管,这三种发光二极管发出三种颜色的光混色后得到人眼所感觉到颜色,根据光学三基色原理,我们只采集计算机屏幕上的每一点的图像进行数字化并分解为红、绿、蓝三种信号,经过系统处理后,传递到LED点阵屏幕上的点阵单元中,分别驱动相对应颜色的发光二极管,即实现了计算机屏幕在LED点阵屏幕上的映射。

 3 LED电子显示屏驱动原理

  在大多数LED显示系统中,都采用刷新式驱动方法,即对每块LED显示驱动单元列向锁存数据,在行向进行扫描,根据LED显示驱动板结构,采用1P16扫描占空比。

  我们所设计的LED显示驱动板驱动电路用两片74HC595组成4:16线行译码器,它提供整个扫描电路所需行信号,同时也用74HC595芯片来作串行移位寄存器,它将系统传来的串行数据移位变成并行信号输出,这样驱动列需要提供串行移位时钟、并行锁入信号和输出使能信号,行扫描需要串行数据输入和串行移位时钟信号,如图2所示。因此我们需要设计一个时序控制电路。

点阵驱动电路原理图

  4 结语

  M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生产的CPLD器件,有128宏单元、64个IPO引脚。Lattice公司开发软件ispDesignEXPERT中集成了设计输入、编译、验证和编程全部工作。首先进行设计输入,即可直接绘制原理图,也可用VHDL语言编程。我们需要从10MHz时钟源得到100KHz信号用VHDL语言在VHDLMODULE文本编辑器中编写一个名为F100K.HDL文件如下:

  设计文件输入以后进行编译,然后用户可以调整管脚分配,编译通过,即可对芯片编程。用Byte-Blaster下载电缆把计算机并行口与PCB上的JTAG插座连接起来,通电后对已安装好的芯片编程。

  实践表明,用Lattice公司生产的M4A5-128P64-10VC设计的电路达到了设计要求。


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