【正文】 消隱電平控 制方式的特點是：顯示亮度大，但需要較高的移位時鐘頻率；非消隱電平控制方式的特點是：顯示亮度較小，但所需移位時鐘頻率低。要解決顯示屏的閃爍問題可以通過提高 LED 顯示屏的刷新頻率來實現，當刷新頻率提高至 120Hz 時，基本就可以滿足 LED 全彩色顯示屏無閃爍顯示的要求。灰度等級就是顯示屏像素點的明暗對比程度，灰度等級范圍越大，圖像越細膩、越逼真，全彩色 LED 顯示屏的顯示主要依靠不同的灰度等級來實現。 DDR 讀寫控制模塊共分為三個子模塊，寫 DDR 地址發(fā)生模塊、讀 DDR 地址發(fā)生模塊和讀寫控制模塊。 LED 點陣顯示屏控制器的軟件設計 LED 點陣顯示屏控制器的核心是 FPGA 控制模塊，其軟件設計基本集中在FPGA 芯片的邏輯功能設計上。它具有 8 位串入并出的移位、并行鎖存和三態(tài)輸出的功能。 ABCD：行選信號，用來選擇 LED屏對應的行； OE：是消影信號，可接到行選譯碼器的使能端； LT：數據鎖存信號，在上升沿把數據移入位鎖存器中； DR、 DG、 DB：紅、綠、 藍三種視頻信號的數據，這三個信號數據同時進行移位。如圖 27 所示，這里是一個 m 行 n 列結構的 LED 顯示屏，當采用行掃描列控制的方式來進行驅動時，從 H1 到 Hm 行輪流將高電位接通各行線，然后通過改變各列的電平來控制各 LED 的點亮順序。 (4)掃描驅動 掃描驅動的實現是通過設計數字邏輯電路，產生控制信號來驅動 LED 器件輪流點亮，從而簡化控制驅動電路的一種驅動方式 [39]。 由于每一比特灰度數據的行掃描周期均為 Vc/(10H)，則所有行數據的準備時間也都為 Vc/(10H)，所以列數據的移位頻率 f 也都是完全相等的， f=VF H 10 M= MHz，與非消隱電平控制方式相比列數據移位頻率降低了約 100 倍，降低。 為了改進非消隱電平控制方式，降低灰度數據的移位頻率，采用在灰度控制過程中引入了消隱電平的方法。 LED 顯示屏的灰度數據是按位進行掃描的，每次傳輸掃描的僅僅是十比特數據中的一比特，并且每位數據都具有不同的占空比。 在一個掃描周期內，占空比為 1 時指的是完全點亮即對應 256 級灰度；完全熄滅時，此時占空比為 0，對應于 0 級灰度。 對于選擇脈沖重復頻率，由于視覺暫留特性要求脈沖重復頻率必須高于 24Hz，這樣才不會產生閃爍現象。但在應用掃描驅動方式時需要注意以下兩點：確定好脈沖對應的電流幅值和選擇好重復掃描頻率。由于晶體管的恒流輸出特性，因此可用其驅動 LED，如圖 24 。 (1)直流驅動 直流驅動在實現上很容易，將電源電壓 VCC、電阻 R 與 LED 器件三者串聯(lián)組成回路，由電阻 R 與 LED 器件的伏安特性一起決定 LED 的工作點，這種驅動方式適用于 LED 器件 較少且發(fā)光強度恒定的情況下 [35]。 (2)LED 器件的伏安特性 流過 LED 器件的電流和加在 LED 上的電壓之間的關系稱為伏安特性，如圖23 所示圖中描述了 A、 B 兩個器件的正向伏安特性曲線， LED 器件與普通二極管在伏安特性上基本上相似，略微不同的是 LED 器件開始導通的正向電壓較大，大概在 ~ 之間，這是由不同的半導體材料來決定的 [33]。 圖 21 發(fā)光二極管 用于描述 LED 特性的參 數有許多，這些參數之間為非線性關系。本課題設計的主要工作如下： 1）設計了 FPGA 控制模塊，完成以太網交換控制器的 GMII 接口與 FPGA 之 間的數據通信，并實現數據存儲控制、數據處理、掃描控制 等功能。這種方法與單片機控制電路相比，電路結構更為簡潔，可靠性更高，調試也更為簡單。視頻信號處理技術的發(fā)展帶動了 LED 彩色顯示屏相關顯示技術的發(fā)展， LED 顯示效果正在不斷地提高，這促使了 LED 彩色顯示屏成為人們關注的一個焦點 [29]。 Quartus II 設計軟件有著先進的功能，使用它可以提高數字系統(tǒng)的性能，能方便地處理潛在的設計延時，并能在布局布線之后對設計作出方便地改善。 Quartus II 設計軟件有著完整的多平臺設計環(huán)境，可能方便地完成特定的設計，并且它提供了全面的可編程芯片系統(tǒng)（ SOPC）的設計環(huán)境 [27]。此后， VHDL 便得到了廣泛的接受，并逐漸代替了原來非標準的 HDL，VHDL 主要用于描述數字系統(tǒng)的結構、行為、功能和接口。 目前， Verilog HDL 已經使用的非常廣泛。它適用于系統(tǒng)級 (system)、算法級（ alogrithem）、寄存器傳輸級（ RTL 邏輯級（ logic）、門級（ gate）、電路開關級（ switch）設計建模。 2)設 計者可以在設計周期的早期對電路進行修改并驗證，這樣有利于在早期發(fā)現錯誤以避免反復的設計工作。 目前在市場上銷售的 FPGA 芯片大部分來自兩家公司： Altera 公司和 Xilinx 公司，這兩家公司的 FPGA 芯片占據了市場份額的 80%以上，其他的 FPGA 廠家產品主要是針對某些特定的應用 [22]。專家預測認為：在國內，全彩色 LED 顯示屏的市場需求量的增長率將超過 50%。有了行業(yè)規(guī)范和質量體系就意味著能夠使用統(tǒng)一的判定標準對產品進行檢測。 在交通路口、繁華商 業(yè)街等，都能看到用來做廣告載體 LED 顯示屏，輪流播放著商業(yè)廣告和部分公益廣告，廣告形式層出不窮，變化多端，內容極其豐富。因此，設計時既要保證驅動電路容易實現，又要保證圖像的穩(wěn)定、無閃爍[13][14][18]。與動態(tài)顯示相比，采用靜態(tài)顯示方式需要增加譯碼驅動裝置的數量，且隨著屏示屏的尺寸加大與分辨率的提高，所需的譯碼驅動裝置將更多。靜態(tài)顯示方式是指所有的二極管都分別用一個驅動電路來驅動，當輸 入一幅畫面的圖像數據，所有的 LED 都同時對其進行顯示，一直維持到下一幅圖像的到來[9][10]。首先在計算機上編輯好文字或圖片信息，通過計算機將數據和命令經過串口發(fā)送到控制器的存儲器中，然后通過對預先存放在控制器里的各種數據信息的調用，把接收到的指令轉化為顯示屏所需要的點陣數據，最后在顯示屏上進行顯示。這種顯示屏通常用于顯示純文字信息。 1990 到 1995 年期間，這是 LED 顯示屏的快速發(fā)展時期。 LED 顯示屏發(fā)展回顧 根據 LED 顯示屏的發(fā)展狀況可以將 LED 顯示屏的發(fā)展過程分成三個階段：發(fā)展初期、快速發(fā)展時期和穩(wěn)步發(fā)展時期。 關鍵詞： LED 顯示屏，全彩色， FPGA， DDR 讀寫，掃描 目錄 摘要 .................................................... 2 目錄 ................................................. 3 第 1 章 緒論 .......................................... 4 LED 顯示屏系統(tǒng)概述 ................................ 4 LED 顯示屏發(fā)展回顧 ........................... 4 FPGA 及開發(fā)工具介紹 ............................... 6 課題研究的目的、意義及主要研究內容 ................ 8 第 2 章 LED 器件基本原理及相關知識介紹 ................... 9 發(fā)光二級管特性 .................................... 9 LED 器件的驅動方式 ............................... 10 LED 顯示板的 信號接口 ............................. 14 第 3 章 LED 點陣顯示屏控制器的軟件設計 ................. 16 第 4 章 總結與展望 ...................................... 19 參考文獻 ............................................... 20 緒論 LED 顯示屏系統(tǒng)概述 LED 顯示屏由若干個發(fā)光二極管點陣模塊所組成的顯示屏幕，相對其它顯示媒介，它的使用壽命更長、可靠性更高、環(huán)境適應能力更強、性價比更高，是現代社會中主流的平板顯示產品，廣泛應用于圖像和視頻顯示領域 [1]。讀地址產生模塊按照顏色和權重來產生讀地址，寫地址產生模塊按照顏色數據來產生灰度數據的存儲目的地址，讀寫控制模塊控制 DDR 存儲器的讀寫操作。最終，待顯示數據和控制信號被送到 LED 驅動電路，驅動 LED 屏進行顯示。該控制 器主要包括以太網接口模塊、 FPGA 控制模塊、 DDR 緩存模塊和 LED 驅動