【正文】 t: With the increasing progress of science and technology, based on the LED screen reality more and more deep study, at the same time, people39。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有：耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)?？梢?，人們的生活也日益離不開LED，因此，人們對(duì)其要求也越來越高。目前我國的普綠和高亮度純紅LED己經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)商品化，但是，高亮度的純藍(lán)、純綠LED在我國尚屬空白。同時(shí)，隨著控制技術(shù)的發(fā)展和屏體穩(wěn)定性的提高，使全彩色LED顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達(dá)到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求。(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化隨著信息化社會(huì)的形成，信息領(lǐng)域愈加廣泛，LED顯示屏的應(yīng)用前景更為廣闊。 論文研究的內(nèi)容以前，人們應(yīng)用的LED顯示屏的范圍比較宰，LED研究也還處于起步階段，嵌入式芯片主要是基于8位機(jī)的開發(fā)，功能也比較單一。同時(shí)，采用基于ARM核的新一代32位微處理器，解決了系統(tǒng)的運(yùn)行速度、尋址能力和功耗等問題，可以支持更大可視區(qū)域的穩(wěn)定顯示，可以存儲(chǔ)更多的顯示內(nèi)容。3）按設(shè)定的顯示效果顯示圖像(如:左右移動(dòng)，上下移動(dòng)，收縮顯示，雪花顯示，單字顯示等)，可以設(shè)定并顯示時(shí)間(年/月/日，時(shí)/分/秒)，可以顯示環(huán)境溫度，能夠向LED屏發(fā)出色彩和灰度控制信號(hào)及行列控制信號(hào)等。LED作為一種發(fā)光器件，是大屏幕顯示系統(tǒng)的首選器件。:光色純，光線質(zhì)量高，光譜中沒有紅外線和紫外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。圖21 二極管工作原理發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)主要由PN結(jié)芯片、電極和光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)在PN結(jié)上加以正向電壓之后，P區(qū)的空穴注入至N區(qū)，N區(qū)的電子注入至P區(qū)，相互注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復(fù)合，這些少數(shù)載流子在結(jié)的注入和復(fù)合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。具體的驅(qū)動(dòng)方法可以分為直流驅(qū)動(dòng)、恒流驅(qū)動(dòng)、脈沖驅(qū)動(dòng)和掃描驅(qū)動(dòng)等。這是由于LED正向特性陡峭，加上元件參數(shù)的分散性，即使相同的電源，相同的限流電阻，每個(gè)LED的正向電流也不盡相同，導(dǎo)致LED器件的發(fā)光強(qiáng)度不同，亮度不均，而且這種方法不易調(diào)節(jié)每個(gè)LED器件的亮度，所以無法標(biāo)識(shí)圖像信息。LED管得正向電流是:If=Ic=Ie=(VbVbe)/Re其中，Vb為外加基極電壓，Vbe為基極一發(fā)射極電壓。首先，要想獲得與直流驅(qū)動(dòng)方式相當(dāng)?shù)陌l(fā)光強(qiáng)度，脈沖驅(qū)動(dòng)電流的平均值h就應(yīng)該與直流驅(qū)動(dòng)的電流值相同。其次是脈沖重復(fù)頻率的問題，通過視覺暫留特性的分析，己經(jīng)知道脈沖重復(fù)頻率必須高24HZ，否則會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象。在掃描驅(qū)動(dòng)方式下可以按行掃描，按列控制。圖23所示為一個(gè)m行n列結(jié)構(gòu)的LED顯示屏，當(dāng)采用行掃描列控制的驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，從H1到枷輪流將高電位接通各行線，使連接到各行的LED器件接通正電源，但具體哪一個(gè)LED導(dǎo)通，還要看它的負(fù)電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。從20世紀(jì)中葉，液晶、LED、PDP等平板顯示器開始飛速地發(fā)展。如今，LED已能發(fā)出紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、橙色、琥珀色、藍(lán)綠雙色、紅綠雙色、黃綠色、純綠色、翠綠色、白色等各種光束。LED有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：除了壽命長(zhǎng)、耗能低之外，LED應(yīng)用非常靈活，可以做成點(diǎn)、線、面等各種形式的輕薄短小產(chǎn)品；環(huán)保效益好，由于光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量也沒有輻射，屬于典型的綠色照明光源，而且廢棄物可回收，沒有污染；控制極為方便，只要調(diào)整電流，就可以隨意調(diào)光，不同光色的組合變化很多，利用時(shí)序控制電路，可以達(dá)到豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果。LED作成地?zé)簦芍甘痉较?、步行道和車道，安全可靠、?jīng)久耐用。LED已成為現(xiàn)代城市一道靚麗的風(fēng)景線，廣泛應(yīng)用于各種公共場(chǎng)合。未來照明市場(chǎng)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)已經(jīng)展開。從圖像處理模塊輸出的數(shù)據(jù)信息為并行數(shù)據(jù)，它包括圖像分離的R、G、B三基色數(shù)據(jù)。將每周期內(nèi)LED的總發(fā)光時(shí)間依次調(diào)節(jié)為0、1S（/816）、2S（/816）……、15S/（816），這樣就將LED的發(fā)光時(shí)間分為16個(gè)等級(jí)，即實(shí)現(xiàn)了16級(jí)灰度。過去使用常規(guī)驅(qū)動(dòng)IC，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜而且成本較高。在這種系統(tǒng)中，屏幕灰度信息的刷新是靠驅(qū)動(dòng)寄存器時(shí)分工作實(shí)現(xiàn)的。掃描型驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、成本低，較多應(yīng)用于室內(nèi)顯示屏的設(shè)計(jì)。如圖31所示，A、B兩組幀存儲(chǔ)器分別交替工作于圖像高速掃描和圖像數(shù)據(jù)接收緩存兩種方式。由于A、B兩組存儲(chǔ)器交替使用，要求在接收一幀并行數(shù)據(jù)的時(shí)間內(nèi)把譯碼后的16bit串行數(shù)據(jù)流送往LED屏。這種特性稱為冪律（powerlaw）轉(zhuǎn)換特性。實(shí)際的圖像系統(tǒng)是由多個(gè)部件組成的，這些部件中可能會(huì)有幾個(gè)非線性部件。但實(shí)際情況卻不完全是這樣。根據(jù)這種觀點(diǎn)，而不是1。所有CRT顯示設(shè)備都有冪律轉(zhuǎn)換特性，如果生產(chǎn)廠家不加說明。最初的NTSC電視標(biāo)準(zhǔn)需要攝像機(jī)具有γ＝1/＝，現(xiàn)在采納γ＝。 過去的時(shí)代是“模擬時(shí)代”，而今已進(jìn)入“數(shù)字時(shí)代”，進(jìn)入計(jì)算機(jī)的電視圖像依然帶有γ＝。對(duì)于CRT，圖像亮度B與圖像信號(hào)E之間的變換為非線性，即。我們還可以在顯示屏數(shù)據(jù)顯示之前進(jìn)行二次非線性校正，通過查表法的方法實(shí)現(xiàn)特定的數(shù)字信號(hào)處理算法，這樣可以使LED顯示屏達(dá)到更好的顯示效果，加快數(shù)據(jù)處理速度，提高圖像的刷新頻率，可以有效的防止圖像的閃爍。產(chǎn)生原因LED在制造過程中由于材料厚度、組成成分和摻雜均勻性等方面的差異；由于退火和蒸發(fā)材料時(shí)不均勻性等諸因素都會(huì)嚴(yán)重影響LED的法向光強(qiáng)Iv、正向壓Vf和波長(zhǎng)λ等參數(shù)。光強(qiáng)均衡處理是一個(gè)比較好的辦法。為適宜觀看，要求其屏體亮度隨外界環(huán)境的變化而適當(dāng)調(diào)整。其中，COMMO和COMMI是亮度控制信號(hào)，COMMZ是亮度數(shù)據(jù)信號(hào)。采用脈寬調(diào)制來控制亮度，將平均電流分成8級(jí)，亮度信號(hào)是低電平有效。20世紀(jì)80年代后期，ARM很快開發(fā)成Acorn的臺(tái)式機(jī)產(chǎn)品，形成英國的計(jì)算機(jī)教育基礎(chǔ)。ARM處理器在耗電、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理速度以及帶DSP功能等方面業(yè)界領(lǐng)先，很快成為移動(dòng)通信、手持計(jì)算、多媒體數(shù)字消費(fèi)和嵌入式解決市場(chǎng)的RISC標(biāo)準(zhǔn)。(2)16位/32位雙指令集。每個(gè)系列提供一套特定的性能來滿足設(shè)計(jì)一者對(duì)功耗、性能和體積的要求。用于windows操作系統(tǒng)的、帶集成存儲(chǔ)器管理單元(MMU，Memon Management Unit)的核。 ARM的硬件電路設(shè)計(jì) 下面給出了ARM部分的電路原理框圖，如圖41所示。外圍電路則主要包括溫度和亮度的采集。目前大多數(shù)比較復(fù)雜的器件都支持JTAG協(xié)議，如ARM、DSP、FPGA器件等。通過JTAG接口，可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問，目前JTAG接口的連接有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口，14針JTAG接口如圖42所示，引腳定義如下:VCC(引腳13):接電源。TCK(引腳9):測(cè)試時(shí)鐘。2 4 6 8 1 0 12 141 3 5 7 9 11 13圖42 14針JTAG接口2) RS232轉(zhuǎn)換器RS232是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。本次系統(tǒng)采用SPI總線芯片是AT25040，作為EEPROM存放需要固化的常量數(shù)據(jù)，用于保存本臺(tái)LED顯示系統(tǒng)的ID地址，只有上位機(jī)發(fā)來的ID地址信息和LED顯示系統(tǒng)的ID地址相匹配時(shí)，LED顯示系統(tǒng)才接收指令集。數(shù)據(jù)輸入到SPI主機(jī)或從SPI從機(jī)輸出。它的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是系統(tǒng)升級(jí)十分方便，設(shè)備供應(yīng)商甚至用戶自己都可以從網(wǎng)上下載最新版本的程序代碼并載入FLASH中來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的升級(jí)。 本系統(tǒng)中我們使用的FLASH存儲(chǔ)器為Am29LV160，單片存儲(chǔ)容量為2M字節(jié)，采用48腳TSOP封裝。同時(shí)，系統(tǒng)及用戶堆棧則是放在片內(nèi)SRAM中。圖43 LPC2214與IS61LV25616的接口圖6) 電源電路電源系統(tǒng)為整個(gè)系統(tǒng)提供能量，是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，具有極其重要的地位。 DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是由DALLAS公司生產(chǎn)的，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。 （3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 （5）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者沒有靈活性可一言，搭成的系統(tǒng)需要的芯片種類多且數(shù)目大。在電子系統(tǒng)中，以前盡管采用了微處理器和存儲(chǔ)器，但仍然需要大量的中、小規(guī)模的數(shù)字集成電路來進(jìn)行各種邏輯控制，直至最近10年，隨著可編程邏輯器件的出現(xiàn)，才給邏輯控制提供了可編程的現(xiàn)實(shí)性和靈活性。這樣的CPLD/FGPA實(shí)際上就是一個(gè)子系統(tǒng)部件。比較典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列。 CPLD的硬件電路設(shè)計(jì)LED顯示屏的掃描驅(qū)動(dòng)電路部分是由CPLD來實(shí)現(xiàn)的。段是相對(duì)獨(dú)立的指令序列或數(shù)據(jù)序列，具有特定的名稱。該指令在執(zhí)行時(shí)完成以下的操作：將子程序的返回地址存放在連接寄存器LR中，同時(shí)將程序計(jì)數(shù)器PC指向子程序的入口，當(dāng)子程序執(zhí)行完返回調(diào)用處時(shí)，只需將存放在LR中的返回地址重新復(fù)制給PC即可。由于這類代碼直接面對(duì)處理器內(nèi)核和硬件控制器進(jìn)行編程，一般都使用匯編語言。一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)可能存在多種存儲(chǔ)器類型的接口，需要根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)此加以配置，對(duì)同一種存儲(chǔ)器類型來說，因?yàn)樵L問速度的差異，需不同的時(shí)序設(shè)置。但是因?yàn)镽OM或FLASH的訪問速度相對(duì)較慢，每次中斷發(fā)生后，都要從讀取ROM或FLASH上面的向量表開始，影響了中斷響應(yīng)速度。為了LPC2138基本能夠工作，在進(jìn)入main()函數(shù)前，須對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行一些基本的初始化工作。其中Altera公司開發(fā)的MAX+plusⅡ在我國比較通用，本課題的開發(fā)也使用該軟件，下面對(duì)它作一簡(jiǎn)單介紹。它是EAD設(shè)計(jì)中不可缺少的一種有用工具，目前在國內(nèi)使用較為普遍。后仿真:將編譯產(chǎn)生的延時(shí)信息加入到設(shè)計(jì)一中，進(jìn)行布局、布線后的仿真，是與實(shí)際器件工作時(shí)情況基本相同的仿真。屏幕的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)過程如下:，LED顯示屏驅(qū)動(dòng)電路多采用掃描的方式實(shí)現(xiàn)圖文顯示，有1/1/1/16等掃描方式，其中每行顯示時(shí)間占掃描周期的1/n。以8bti灰度值為例，進(jìn)行說明。幀頻一般要大于25HZ，人們才能夠看到比較連續(xù)的畫面，通常人們要求屏幕的頻率達(dá)到125左右，行頻是由掃描分組數(shù)確定的，如果掃描分組數(shù)為N，則行頻為幀頻6 仿真效果及結(jié)論 仿真效果 使用ModelSim仿真用VHDL語言編寫的掃描驅(qū)動(dòng)電路的仿真波形如下圖61所示。接著，進(jìn)行字體顯示效果的驗(yàn)證，分別編輯立體字，中空字，斜體字，均得到了預(yù)期的效果，實(shí)物圖如下圖62所示。與傳統(tǒng)的基于8/16位普通單片機(jī)的LED顯示系統(tǒng)相比較，該系統(tǒng)在不顯著增加系統(tǒng)成本的情況下，可支持更大可視區(qū)域的穩(wěn)定顯示，同時(shí)可存儲(chǔ)更多的顯示內(nèi)容。參考文獻(xiàn)[1] ，[2] 用API232簡(jiǎn)化串口通信編程，鐵道通信信號(hào)，[3] 用通信控件開發(fā)Windows環(huán)境下的串口通信程序，淮北煤師院學(xué)報(bào)，[4] 陳愛萍，羊四清，1999[5] 于慧. , [6] 童星. ，[7] 王波. ，[8] 周永清. ，[9] ，[10] 李志東. ，[11] 田豐. 基于ARM和FPGA的高速大容量存儲(chǔ)燈光控制器的研究與實(shí)現(xiàn),華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)，[12] 張華. ，致 謝 此處可以寫對(duì)四年生活的回顧，以及論文撰寫的過程，對(duì)自己有所幫助的人表達(dá)謝