【正文】 LED 顯示屏不必對(duì)每個(gè)發(fā)光燈提供單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，而是一行發(fā)光燈為一組共享一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，通過掃描的方法，使各組發(fā)光燈依次點(diǎn)亮，只要掃描頻率高于臨界閃爍頻率，人眼看起來各組燈都在發(fā)光。了解和認(rèn)識(shí)人眼的視覺惰性可以說是讓 LED 顯示屏有個(gè)好的顯示效果的基礎(chǔ)。人眼的視覺惰性通常可以理解為各 種不同顏色和亮度的光線對(duì)人眼的作用、傳輸、處理等過程，這些都需要一定的延遲時(shí)間，因而視覺具有一定的低通特性。因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)科學(xué)家對(duì)人眼的研究表明，用 R、G、 B 三種基色按照一定的比例混合，就可以合成很多種不同的顏色。 在生活中，每個(gè)人的眼睛對(duì)不同顏色光線的敏感程度是不同的，人的眼睛對(duì)顏色的敏感是來自于人眼珠上的視網(wǎng)膜上三種不同類型的視錐細(xì)胞。要想使顯示的圖像達(dá)到更好的效果 是和光源特性以及視覺特性息息相關(guān)的。 考慮到實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果時(shí)，刷新顯示屏是間斷性的，中間顯示屏的亮滅是瞬間的。動(dòng)態(tài)控制方法是利用人眼的惰性，把每個(gè) LED 發(fā)光二極管通過調(diào)節(jié)其發(fā)光的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)各種不同顏色。圖 所示 中的data[31:0]為數(shù)據(jù)接收端，數(shù)據(jù)接收后，通過一 個(gè) case 語句，分別把 32 位數(shù)據(jù) 給 R，再桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 20 頁 共 41 頁 通過 SCK 移位控制信號(hào) 和 RCK 寄存器控制信號(hào)的結(jié)合，把數(shù)據(jù)送入顯示屏，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的掃描和控制。賦值語句，第二位行控制信號(hào)，二進(jìn)制編碼 assign C=hang[2]。 //寄存器寄存控制信號(hào)打開，對(duì) 32 位數(shù)據(jù)寄存 hang=hang+1。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第三十二 位數(shù) 據(jù) 63:SCK=1。 14 : begin SCK=0。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第六位數(shù)據(jù) 11 :SCK=1。 R=data[4]。 6 :begin SCK=0。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第二位數(shù)據(jù) 3 :SCK=1。 R=data[0]。 A、 B、 C、 D 、為行選端口， SCK、 RCK 為列控制端口，表 為掃描控制模塊端口定義。d0: data1=data(q[3:0])。h00000000。h00ffff00。h000ff000。h007ffc00。h000ff000。h007ffc00。h000ff000。h00ffff00。//時(shí)鐘輸入 input[3:0] q。 存儲(chǔ)和發(fā)送數(shù)據(jù)的模塊 圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 和 發(fā)送模塊 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 17 頁 共 41 頁 點(diǎn)陣基本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送模塊的作用是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過控制信號(hào)把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)掃描控制模塊中，兩個(gè)模塊之間要在時(shí)間上控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，表 為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)送模塊端口定義。 （ 4） 編程下載：使用 Quartus Ⅱ 生成的下載文件需要通過專用的驅(qū)動(dòng)接口才能下載到芯片上。功能仿真可以直接對(duì)編寫程序設(shè)計(jì)、底層電路圖設(shè)計(jì)及其它的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行的仿真測(cè)試，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的程序和電路圖設(shè)計(jì)的功能和效果與設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)硬件器件的功能和效果相符合，但進(jìn)行功能仿真運(yùn)行的結(jié) 果與設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的硬件器件運(yùn)行的結(jié)果誤差相差很大。編譯完成后會(huì)彈出該對(duì)話框 ，彈出該對(duì)話并出現(xiàn)警告，但并不是錯(cuò)誤，這樣還是表示編譯成功；彈出 對(duì)話框，則程序有錯(cuò)誤，在文本程序輸入窗口下有一個(gè)錯(cuò)誤顯示窗 口如圖 ，在該對(duì)話框找到錯(cuò)誤并雙擊，則會(huì)跳到錯(cuò)誤的地方，對(duì)其進(jìn)行修改。點(diǎn)擊 File，彈出 File 下的子目錄，選擇 Create updata按鍵，在 Create updata 下的子按鍵中選則 Create symbol file for current file，則會(huì)彈出，表示底層文件創(chuàng)建成功。 程序編寫 實(shí)現(xiàn)效果 仿真測(cè)試 配置 程序下載 程序編譯 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 15 頁 共 41 頁 圖 軟件設(shè)計(jì)開發(fā) 流程圖 （ 1） 程序編寫：根據(jù)對(duì) QuartusⅡ 軟件的了解和 所學(xué)習(xí)的 Verilog 語言的使用規(guī)則編寫相關(guān)軟件程序。 時(shí)鐘輸入 顯示屏 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送模塊 顯示屏掃描控制模塊 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 14 頁 共 41 頁 圖 整體軟件設(shè)計(jì)電路圖 軟件設(shè)計(jì)過程 QuartusⅡ 開發(fā)軟件是 Altera 公司在二十一世紀(jì)初針對(duì)自己公司生產(chǎn)的 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 集成開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)的一款開發(fā)工具軟件。還需要一個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和發(fā)送模塊，當(dāng)掃描控制模塊個(gè)一個(gè)信號(hào)，就把相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送到掃描控制模塊中，就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)軟件掃描控制設(shè)計(jì)。對(duì)行掃描控制需要對(duì) 74HC138 的 A、 B、 C、 D 四線進(jìn)行賦二進(jìn)制數(shù)值，再根據(jù)列控制信號(hào)對(duì) 74HC595的數(shù)據(jù)輸入端進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，并給 74HC595 的移位控制信號(hào)和寄存控制信號(hào)賦 0 或 1。本課題設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，是結(jié)合對(duì)硬件控制電路的設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并通過分步調(diào)試實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊，然后結(jié)合分步調(diào)試實(shí)現(xiàn)的代碼，并且濤考慮到時(shí)序邏輯問題，結(jié)合這些進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 FPGA 最小 系統(tǒng)開發(fā)板上配置了 EPROM芯片使用 EPCS4，大小為 4Mbit：用來存儲(chǔ)下載后程序文件了，連接在 AS 下載口。 3 軟件掃描控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計(jì)使用了 FPGA 最小系統(tǒng)開發(fā)板 ， FPGA 系列為 EP2C5T144C8N 芯片。 測(cè)試共陽和共陽的步驟： （ 1）把萬用表轉(zhuǎn)到二極檔位； （ 2）把萬用表的任意表筆接在 88 點(diǎn)陣塊的任意引腳； （ 3）把另一只表筆依次在 88 點(diǎn)陣塊的所有引腳接觸，看是否有發(fā)光二極管 點(diǎn) 亮。當(dāng)個(gè)紅色發(fā)光二極管的控制引腳低電平，給紅色和綠色共陽的控制引腳高電平，發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)出紅色的光。通過使用萬用表測(cè)試出本課題設(shè)計(jì)使用點(diǎn)陣屏為共陽的接法，如圖 所示 。而共陰的接法剛好與共陽的接法相反。 圖 單色 LED 矩陣的接法 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 11 頁 共 41 頁 點(diǎn)陣屏的雙基色和三基色按電路的接法分為共陰和共陽兩種接法。如果想顯示一種顏色的字，可以選用單色點(diǎn)陣屏制作顯示屏；如果顯示多種顏色文字額圖片，可以雙色和三色矩陣塊制作的顯示屏。顯示屏用紅、綠、藍(lán)作為制作顯示屏顏色的基礎(chǔ)，在軟件的控制下，使用一種特定的控制方式可以使雙基色顯示屏和 三基色顯示屏顯示出很多種不同的顏色。 A B C D Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 10 頁 共 41 頁 圖 32 位數(shù)據(jù)的移位寄存器 當(dāng)給 14 腳輸入 32 位串行數(shù)據(jù)后，給以為控制信號(hào) SCK 輸入一個(gè)高電平，通過調(diào)用延時(shí)程序， 32 位數(shù)據(jù)通過移位控制信號(hào)，分別移入四片 74HC595 芯片中。通過反相器電路與 74HC138 芯片的結(jié)合才能使得顯示屏顯示并對(duì)其行進(jìn)一行一行的控制， 表 為兩片 74HC138 芯片結(jié)合反相器電路輸出的真值表。就可以完整的控制共陽點(diǎn)陣屏的十六行的掃描。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 8 頁 共 41 頁 圖 416 譯碼器 當(dāng)給兩片 74HC138 組合設(shè)計(jì)出的 416 譯碼器 的 A 至 D 腳二進(jìn)制編碼輸入端輸入 0至 15 的二進(jìn)制值，通過兩片 74HC138 組合設(shè)計(jì)出的 416 譯碼器 通過譯碼，就能對(duì) LED顯示屏的十六行進(jìn)行控制。焊完后，再對(duì)照原理圖，把相應(yīng)的器件 插入相應(yīng)的位置，對(duì)器件進(jìn)行焊接。如果只針對(duì)一面打孔，由于轉(zhuǎn)印雙層電路圖產(chǎn)生的誤差，在打孔時(shí)，把另一面需要焊接的焊盤打掉，焊接困難。 （ 4）腐蝕和打孔：完成后就開始腐蝕電路板，腐蝕后涂上松香，是為了防止氧化線路。 （ 3） 轉(zhuǎn)印 PCB：把設(shè)計(jì)的 PCB 原理圖打印時(shí)，要注意本課題設(shè)計(jì)制作的是雙層板，在打印頂層電路圖時(shí)，要對(duì)頂層電路進(jìn)行鏡像處理，這樣做是為了把頂層電路的所用焊孔與地層電路焊孔對(duì)應(yīng)，如果沒有對(duì)頂層電路進(jìn)行鏡像處理，就不能使其對(duì)應(yīng)。一般 GND 和 VCC 的線寬比其它線要寬，這樣通電效果更好，線太細(xì)，很微小的一個(gè)斷開的地方人肉眼是很難看出來的，在對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候很難發(fā)現(xiàn)，給電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)帶來困難，而且通電信號(hào)不太好。排列好后，把相應(yīng)的管腳連接，雙擊原理圖中器件圖，彈出對(duì)話框，如圖 所示，在 Footprint 選項(xiàng)中填入相應(yīng)的元器件封裝的名字。 該軟件中的元器件的封裝是有限的，再加上現(xiàn)在市面上的器件的形狀各種各樣，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和PCB 電路圖設(shè)計(jì)時(shí)， 必須先畫好相應(yīng)的元器件封裝并更新到元器件庫當(dāng)中，才能完成相應(yīng)的設(shè)計(jì) 。通過四片 74HC595 芯片上的 11 腳聯(lián)在一起，再 加上 12 腳并聯(lián)。 硬件電路總體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計(jì)用的是 88 的雙基色點(diǎn)陣屏，使用四塊點(diǎn)陣屏經(jīng)過設(shè)計(jì)組合成的 1616 LED 點(diǎn)陣屏用來顯示漢字和圖片，所謂的 1616，是每一個(gè)漢字在縱、橫行各用 16 像素點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)顯示，滿足了本次設(shè)計(jì)的要求。 列行 第一列 ...... 第十六列 第一列 ...... 第十六列 第 一 行 紅色數(shù)據(jù)區(qū) 綠色數(shù)據(jù)區(qū) . . . . . 第 十 六 行 圖 數(shù)據(jù)顯示等效圖 控制器 行控制程序 列驅(qū)動(dòng)程序 時(shí)鐘輸入 LED 屏 顯 示 數(shù) 據(jù) 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 5 頁 共 41 頁 2 硬件驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 從理論上分析 LED 顯示屏控制器后，根據(jù)選用的芯片設(shè)計(jì)一款控制器。為了能更好的顯示一個(gè)完整的漢字，必須用漢字取模軟件進(jìn)行取模，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候要排整要發(fā)送數(shù)據(jù)的順序。對(duì)于共陰的 LED 顯示屏有很多種選擇，并且可以不用加反相器電路就可以對(duì)