【正文】 腳、 11 腳和 12 腳組合在一起，就能對 LED 點(diǎn)陣屏的 16 列紅色和綠色的 LED燈的亮滅進(jìn)行控制。 硬件總體電路設(shè)計思路 經(jīng)過查找 74HC138 芯片的相關(guān)資料對其進(jìn)行研究，根據(jù)自己的研究在腦海里形成設(shè)計思路，設(shè)計使用 74HC138 芯片的 7 腳和 9 至 15 腳譯碼器八位數(shù)據(jù)輸出作為顯示屏行控制信號輸出，控制顯示屏一行燈的亮滅； 1 至 3 腳二進(jìn)制編碼輸入端作為行控制信號的輸入，通過 74HC138 內(nèi)部電路的譯碼，控制行的亮滅； 4 腳和 5 腳輸入控制端和 6 腳輸入控制端作為芯片工作的使能控制端，控制 74HC138 芯片譯碼。要通過 Verilog 語言描述對驅(qū)動控制芯片進(jìn)行控制，如 圖 為 軟件控制整體設(shè)計思路圖。 74HC595 是一款串行輸入并行輸出數(shù)據(jù)的移位寄存器芯片。 方案二：并行控制驅(qū)動方式是將顯示的數(shù)據(jù)通過并行口輸入到顯示屏，每送一個字節(jié)就能完成一個整個顯示屏一行的輸入。 LED 顯示屏驅(qū)動控制方案的比較 方案一：串行控制驅(qū)動方式通過一個串行輸入并行輸出的驅(qū)動芯片。結(jié)合這些問題本設(shè)計 使用 Altera FPGA 系列為 EP2C5T144C8N 芯片制作的 FPGA 最小系統(tǒng)開發(fā)板。 整體設(shè)計論證 根據(jù)對 LED 顯示屏的內(nèi)部 組成結(jié)構(gòu)有了一定的研究。再根據(jù) LED 顯示屏的特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選定需要使用的驅(qū)動控制芯片。 本課題設(shè)計的是基于 FPGA 的彩色點(diǎn)陣控制器。但是在控制技術(shù)方面還有很多不足。 關(guān)鍵詞： FPGA； 雙基色 LED 顯示屏 ； Verilog 語言 Abstract LED display technology developing rapidly, making the LED display has many excellent properties. Because of its excellent properties, is widely applied in life. For example, mobile phone screen, notebook screen, billboards, digital camera, a big TV and etc are used in the military field, thus gets widely attention. LED development up to now, already from the original monochrome screen development up to now, fullcolor display, and with the development of LED technology of the production process, from the previous single LED lights to the LED display screen now, from the earliest of grayscale monochrome screen static drive, color display dynamic drive till now, so is the higher requirement for the drive control circuit. This topic research is the industry popular technology, dual color LED display driver controller with FPGA as the core in bination with lattice screen display control circuit drive. This topic design USES the FPGA chip is currently more popular Altera FPGA series for EP2C5T144C8N chip. According to the characteristics of LED display and internal structure, need to use the selected drive control chip, and design a driving circuit of the LED display. This topic design is design of LED display controller based on FPGA, need to choose what kind of software development tools, the design of LED display scan control program. This topic is Verilog language writing software part of the design is chosen. According to the characteristics of the Verilog language design and write programs are written rules bined with hardware circuit of LED display scan control part. So, this topic is designed by bining lattice screen to the internal structure of the analysis and understanding of the characteristics and properties, design the design scheme of LED display control circuit. Combining the FPGA development board, hardware circuit and software design, finally achieved the LED display control system design. Key words: FPGA 。 本課題研究的是當(dāng)今行業(yè)流行的雙基色 LED 顯示屏驅(qū)動控制器技術(shù)，以 FPGA 為核心結(jié)合顯示屏控制電路驅(qū)動點(diǎn)陣屏。 LED 發(fā)展到現(xiàn)在，已 經(jīng)從最初的單色屏發(fā)展到現(xiàn)在的全彩顯示屏，而且隨著 LED 工藝制作技術(shù)發(fā)展，從以前的單個 LED 燈到現(xiàn)在的大屏的 LED 顯示屏，從最早的無灰階單色屏靜態(tài)驅(qū)動，到現(xiàn)在彩色顯示屏動態(tài)驅(qū)動，所以對驅(qū)動控制電路有了更高的要求。 結(jié)合 FPGA 開發(fā)板、硬件電路和軟件工程設(shè)計，最終實(shí)現(xiàn)了對 LED 顯示屏的控制系統(tǒng)的設(shè)計。如廣告宣傳、交通信號燈、汽車、教育系統(tǒng)、火車站、證券公司、大型商場等。所以，在國內(nèi)外 LED 的發(fā)展前景非常廣闊，正邁向更高耐氣候性、高的發(fā)光密度、高穩(wěn)定性 方向 發(fā)展。 根據(jù)對 LED 點(diǎn)陣屏發(fā)光的特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成分析。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 2 頁 共 41 頁 1 方案論證 本章節(jié)是從理論上分析 LED 顯示屏控制器的方案，包括方案對比、芯片選擇、軟件設(shè)計模塊論證。例如，邏輯單元數(shù)、存儲單元數(shù)等等。 本課題設(shè)計使用的是雙基色 LED 顯示屏，需要對 LED 顯示屏的行和列進(jìn)行驅(qū)動，而且要選擇使用什么樣的驅(qū)動控制方案非常重要。對于行驅(qū)動方式相對比較容易，只要把在 LED 顯示屏的數(shù)據(jù)分時順序送出去，但是其驅(qū)動能力就很弱，由于對 LED 顯示屏驅(qū)動能力要大，可以在驅(qū)動芯片和 LED 顯示屏之間加上三極管或者 CMOS 管來增強(qiáng)其驅(qū)動能力。在制作 LED顯示屏的列驅(qū)動芯片一般都使用 74HC595 芯片。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 4 頁 共 41 頁 存 儲 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 軟件控制模塊設(shè)計論證 本課題設(shè)計使用的是 FPGA 開發(fā)板最小系統(tǒng)，所以使用了編程語言是 Verilog。從硬件電路的總體設(shè)計到個個模塊的實(shí)現(xiàn)。而四塊 74HC595 是通過 9 腳級聯(lián)十四腳實(shí)現(xiàn)了 32 位數(shù)據(jù)的輸入。 把每一個器件的封裝設(shè)定好后，更新 PCB，點(diǎn)擊設(shè)計標(biāo)題欄下的子標(biāo)題 ， 完成了電路圖 PCB 更新。把打印好的地層 PCB 圖轉(zhuǎn)印到銅板上，需要高溫轉(zhuǎn)印機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)印 。打孔完后，再一次確定焊孔是否去不都打了沒，確定無誤后才可進(jìn)行下一步驟。如圖 所示，想要先讓 U21 進(jìn)行譯碼，給 D 置 0 就可以對其進(jìn)行譯碼控制。 RL 接的是 LED 的引腳 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 第 9 頁 共 41 頁 表 兩片 74HC138 芯片結(jié)合反相器輸出的 真值表 硬件列驅(qū)動控制模塊設(shè)計實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計使用四片 74HC595 芯片并行輸出 32 位數(shù)據(jù)用于控制 16 列紅燈和 16 列綠燈的亮滅，通過查找相關(guān)資料對該芯片的管腳功能進(jìn)行分析。三基色顯示屏可顯示由黑到白的可見光，色彩飛非常豐富。不同的接法對于驅(qū)動芯片和設(shè)計驅(qū)動電路也有不同的要求，所以在制作驅(qū)動大型的點(diǎn)陣屏必須知道點(diǎn)陣內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。通過對使用的芯片的分析，再結(jié)合點(diǎn)陣屏內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)計出用四塊 88 矩陣塊實(shí)現(xiàn) 1616 的點(diǎn)陣屏，如圖 所示。如果只有一種顏色的燈亮，則把兩只表筆對換； （ 4）把對換的表筆依次在 88 點(diǎn)陣塊所有引腳接觸，看是否有兩種顏色的燈亮。下載程序后，可保存到 EPROM 中，只要不對其進(jìn)行擦除，可循環(huán)使用； 50MHz 有源晶振一片：可以供給程序的時鐘輸入；八個貼片發(fā)光二極管，可用于測試程序調(diào)試；復(fù)位開關(guān)：對下載的程序進(jìn)行清空，但對 EPROM 中的數(shù)據(jù)不能清空；電容，用于電源濾波，穩(wěn)壓。賦值方式是當(dāng)一行數(shù)據(jù)輸入后，每移位一個數(shù)據(jù)給一個移位信號，移位三十二次后給一個寄存器寄存控制信號把數(shù)據(jù)寄存。 QuartusⅡ 開發(fā)工具是在 Altera 公司前一代開發(fā)工具 MAX+PLUS Ⅱ 上改進(jìn)和發(fā)展的產(chǎn)物。 （ 2） 程序編譯：由 Verilog 硬件描述語言編寫程序和底層電路圖設(shè)計以及波形仿真設(shè)計進(jìn)行編譯。時序仿真是為了使仿真的結(jié)果更能夠接近設(shè)計者設(shè)計的硬件器件運(yùn)行結(jié)果，并且設(shè)計者在做時序仿真，設(shè)計者必須對仿真文件中具體的器件做出參數(shù)的設(shè)置才能得到測試結(jié)果，但由于時序仿真的仿真時間非常長，根據(jù)自己的需要考慮選擇使用。 表 數(shù)據(jù)存儲和發(fā)送模塊端口定義 該模塊是在 QuartusⅡ 軟件中生成的一個底層電路圖，模塊實(shí)現(xiàn)對三十二位數(shù)據(jù)的儲存和數(shù)據(jù)的發(fā)送。end //第一行數(shù)據(jù) 1 : begin data=39。end //第五行數(shù)據(jù) 5 : begin data=39。end //第九行數(shù)據(jù) 9 : begin data=39。end //第十三行數(shù)據(jù) 13 : begin data=39。 //32 位數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號 number=number+1。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號，輸入第一位數(shù)據(jù) 1 :SCK=1。 R=data[3]。 12 : begin SCK=0。 endcase if(count==64) begin q=q+1。賦值語句，第三位行控制信號，二進(jìn)制編碼 assign D=hang[3]。這種方法只要控制流過 LED 發(fā)光二極管的電流時間的長短。圖像顯示效果既和光學(xué)原理有關(guān)，也和人眼視覺特性有關(guān)，只有了解了兩者特性，并結(jié)合使用才能制作出一塊效果更好的顯示屏。三種基色按照不同比例的混合就能發(fā)出從白到黑的各種顏色的光。在 LED 顯示屏中可以利用視覺惰性，改善驅(qū)動電路的設(shè)計和軟件設(shè)計。科學(xué)家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：當(dāng)外界的光源突然消失時，人眼對會對亮度感覺在按規(guī)律逐漸減小的。三種不同的視錐細(xì)胞對不同的顏色敏感也是不同的?？梢岳萌搜劬Φ亩栊?，因?yàn)檫@樣可以使得 LED 顯示屏達(dá)到更好的視覺效果。 LED 顯示屏灰度實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計要求實(shí)現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)兩種狀態(tài)的顯示。//行控制信號 end else begin RCK=0。 R=data[7]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號，輸入第五位數(shù)據(jù) 9 :SCK=1。 4 :begin SCK=0。 表 為掃描控制模塊端口定義 該模塊是在 QuartusⅡ 軟件中生成的一個底層電路，該模塊實(shí)現(xiàn)對三十二位數(shù)據(jù)的移位和數(shù)據(jù)的寄存。end //第十五行數(shù)據(jù) 15 : begin data=39。end //第十一行數(shù)據(jù) 11 : begin data=39。end //第七行數(shù)據(jù) 7 : begin data=39。end //第三行數(shù)據(jù) 3 : begin data=39。//控制數(shù)據(jù)輸入端 function[31:0] data。先通過 USB 口與筆記本電腦連接，并且裝上相應(yīng)的驅(qū)動；再通過一個 USB轉(zhuǎn) JTGA 口相連接；最后 JTAG 下載口與 FPGA 最小系統(tǒng)開發(fā)板。再一次進(jìn)行編譯，沒有出現(xiàn)錯誤提示表示編譯成功。在 QuartusⅡ 軟件上可以進(jìn)行程序設(shè)計、