【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動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等優(yōu)點?？梢姡藗兊纳钜踩找骐x不開LED，因此，人們對其要求也越來越高。目前我國的普綠和高亮度純紅LED己經基本實現(xiàn)商品化，但是，高亮度的純藍、純綠LED在我國尚屬空白。同時，隨著控制技術的發(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)產品結構多樣化隨著信息化社會的形成，信息領域愈加廣泛，LED顯示屏的應用前景更為廣闊。 論文研究的內容以前，人們應用的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位機的開發(fā)，功能也比較單一。同時，采用基于ARM核的新一代32位微處理器，解決了系統(tǒng)的運行速度、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，可以存儲更多的顯示內容。3）按設定的顯示效果顯示圖像(如:左右移動，上下移動，收縮顯示，雪花顯示，單字顯示等)，可以設定并顯示時間(年/月/日，時/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及行列控制信號等。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)光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統(tǒng)構成。當在PN結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生復合，這些少數載流子在結的注入和復合中產生輻射而發(fā)光。具體的驅動方法可以分為直流驅動、恒流驅動、脈沖驅動和掃描驅動等。這是由于LED正向特性陡峭，加上元件參數的分散性，即使相同的電源，相同的限流電阻，每個LED的正向電流也不盡相同，導致LED器件的發(fā)光強度不同，亮度不均，而且這種方法不易調節(jié)每個LED器件的亮度，所以無法標識圖像信息。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，要想獲得與直流驅動方式相當的發(fā)光強度，脈沖驅動電流的平均值h就應該與直流驅動的電流值相同。其次是脈沖重復頻率的問題，通過視覺暫留特性的分析，己經知道脈沖重復頻率必須高24HZ，否則會產生閃爍現(xiàn)象。在掃描驅動方式下可以按行掃描，按列控制。圖23所示為一個m行n列結構的LED顯示屏，當采用行掃描列控制的驅動方式時，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LED導通，還要看它的負電源是否接通，這就是列控制所要完成的工作。從20世紀中葉，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、藍色、綠色、橙色、琥珀色、藍綠雙色、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：除了壽命長、耗能低之外，LED應用非常靈活，可以做成點、線、面等各種形式的輕薄短小產品；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，只要調整電流，就可以隨意調光，不同光色的組合變化很多，利用時序控制電路，可以達到豐富多彩的動態(tài)變化效果。LED作成地燈，可指示方向、步行道和車道，安全可靠、經久耐用。LED已成為現(xiàn)代城市一道靚麗的風景線，廣泛應用于各種公共場合。未來照明市場的爭奪戰(zhàn)已經展開。從圖像處理模塊輸出的數據信息為并行數據，它包括圖像分離的R、G、B三基色數據。將每周期內LED的總發(fā)光時間依次調節(jié)為0、1S（/816）、2S（/816）……、15S/（816），這樣就將LED的發(fā)光時間分為16個等級，即實現(xiàn)了16級灰度。過去使用常規(guī)驅動IC，設計非常復雜而且成本較高。在這種系統(tǒng)中，屏幕灰度信息的刷新是靠驅動寄存器時分工作實現(xiàn)的。掃描型驅動電路設計比較簡單、成本低，較多應用于室內顯示屏的設計。如圖31所示，A、B兩組幀存儲器分別交替工作于圖像高速掃描和圖像數據接收緩存兩種方式。由于A、B兩組存儲器交替使用，要求在接收一幀并行數據的時間內把譯碼后的16bit串行數據流送往LED屏。這種特性稱為冪律（powerlaw）轉換特性。實際的圖像系統(tǒng)是由多個部件組成的，這些部件中可能會有幾個非線性部件。但實際情況卻不完全是這樣。根據這種觀點，而不是1。所有CRT顯示設備都有冪律轉換特性，如果生產廠家不加說明。最初的NTSC電視標準需要攝像機具有γ＝1/＝，現(xiàn)在采納γ＝。 過去的時代是“模擬時代”，而今已進入“數字時代”，進入計算機的電視圖像依然帶有γ＝。對于CRT，圖像亮度B與圖像信號E之間的變換為非線性，即。我們還可以在顯示屏數據顯示之前進行二次非線性校正，通過查表法的方法實現(xiàn)特定的數字信號處理算法，這樣可以使LED顯示屏達到更好的顯示效果，加快數據處理速度，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)材料時不均勻性等諸因素都會嚴重影響LED的法向光強Iv、正向壓Vf和波長λ等參數。光強均衡處理是一個比較好的辦法。為適宜觀看，要求其屏體亮度隨外界環(huán)境的變化而適當調整。其中，COMMO和COMMI是亮度控制信號，COMMZ是亮度數據信號。采用脈寬調制來控制亮度，將平均電流分成8級，亮度信號是低電平有效。20世紀80年代后期，ARM很快開發(fā)成Acorn的臺式機產品，形成英國的計算機教育基礎。ARM處理器在耗電、數據傳送、數據處理速度以及帶DSP功能等方面業(yè)界領先，很快成為移動通信、手持計算、多媒體數字消費和嵌入式解決市場的RISC標準。(2)16位/32位雙指令集。每個系列提供一套特定的性能來滿足設計一者對功耗、性能和體積的要求。用于windows操作系統(tǒng)的、帶集成存儲器管理單元(MMU，Memon Management Unit)的核。 ARM的硬件電路設計 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。目前大多數比較復雜的器件都支持JTAG協(xié)議，如ARM、DSP、FPGA器件等。通過JTAG接口，可對芯片內部的所有部件進行訪問，目前JTAG接口的連接有兩種標準，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):測試時鐘。2 4 6 8 1 0 12 141 3 5 7 9 11 13圖42 14針JTAG接口2) RS232轉換器RS232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標準接口。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據，用于保存本臺LED顯示系統(tǒng)的ID地址，只有上位機發(fā)來的ID地址信息和LED顯示系統(tǒng)的ID地址相匹配時，LED顯示系統(tǒng)才接收指令集。數據輸入到SPI主機或從SPI從機輸出。它的另外一個優(yōu)點就是系統(tǒng)升級十分方便，設備供應商甚至用戶自己都可以從網上下載最新版本的程序代碼并載入FLASH中來實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。 本系統(tǒng)中我們使用的FLASH存儲器為Am29LV160，單片存儲容量為2M字節(jié)，采用48腳TSOP封裝。同時，系統(tǒng)及用戶堆棧則是放在片內SRAM中。圖43 LPC2214與IS61LV25616的接口圖6) 電源電路電源系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供能量，是整個系統(tǒng)工作的基礎，具有極其重要的地位。 DS18B20數字溫度計是由DALLAS公司生產的，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。 （3）實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 （5）數字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。在設計時，設計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目大。在電子系統(tǒng)中，以前盡管采用了微處理器和存儲器，但仍然需要大量的中、小規(guī)模的數字集成電路來進行各種邏輯控制，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)實性和靈活性。這樣的CPLD/FGPA實際上就是一個子系統(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的硬件電路設計LED顯示屏的掃描驅動電路部分是由CPLD來實現(xiàn)的。段是相對獨立的指令序列或數據序列，具有特定的名稱。該指令在執(zhí)行時完成以下的操作：將子程序的返回地址存放在連接寄存器LR中，同時將程序計數器PC指向子程序的入口，當子程序執(zhí)行完返回調用處時，只需將存放在LR中的返回地址重新復制給PC即可。由于這類代碼直接面對處理器內核和硬件控制器進行編程，一般都使用匯編語言。一個復雜的系統(tǒng)可能存在多種存儲器類型的接口，需要根據實際的系統(tǒng)設計對此加以配置，對同一種存儲器類型來說，因為訪問速度的差異，需不同的時序設置。但是因為ROM或FLASH的訪問速度相對較慢，每次中斷發(fā)生后，都要從讀取ROM或FLASH上面的向量表開始，影響了中斷響應速度。為了LPC2138基本能夠工作，在進入main()函數前，須對目標系統(tǒng)進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，下面對它作一簡單介紹。它是EAD設計中不可缺少的一種有用工具，目前在國內使用較為普遍。后仿真:將編譯產生的延時信息加入到設計一中，進行布局、布線后的仿真，是與實際器件工作時情況基本相同的仿真。屏幕的驅動設計過程如下:，LED顯示屏驅動電路多采用掃描的方式實現(xiàn)圖文顯示，有1/1/1/16等掃描方式，其中每行顯示時間占掃描周期的1/n。以8bti灰度值為例，進行說明。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到125左右，行頻是由掃描分組數確定的，如果掃描分組數為N，則行頻為幀頻6 仿真效果及結論 仿真效果 使用ModelSim仿真用VHDL語言編寫的掃描驅動電路的仿真波形如下圖61所示。接著，進行字體顯示效果的驗證，分別編輯立體字，中空字，斜體字，均得到了預期的效果，實物圖如下圖62所示。與傳統(tǒng)的基于8/16位普通單片機的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，同時可存儲更多的顯示內容。參考文獻[1] ，[2] 用API232簡化串口通信編程，鐵道通信信號，[3] 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