【正文】 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 LED顯示屏的十六行進(jìn)行控制。如果只針對一面打孔，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。 （ 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應(yīng)，如果沒有對頂層電路進(jìn)行鏡像處理，就不能使其對應(yīng)。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。通過四片 74HC595 芯片上的 11 腳聯(lián)在一起，再 加上 12 腳并聯(lián)。 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。對于共陰的 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LED 顯示屏的行進(jìn)行控制。 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)方式芯片選定 通過對驅(qū)動(dòng)方式的比較，本課題設(shè)計(jì)選用了 74HC595 和 74HC138 芯片。串行控制驅(qū)動(dòng)方式還有一個(gè)難點(diǎn)就是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)要對數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，進(jìn)行時(shí)鐘控制，對應(yīng)的把每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，送入寄存器寄存。 圖 彩色點(diǎn)陣控制器基本結(jié)構(gòu) FPGA開發(fā)板 軟件控制系統(tǒng) 硬件控制電路 行驅(qū)動(dòng)芯片模塊 列驅(qū)動(dòng)芯片模塊 LED 點(diǎn)陣顯示屏 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 3 頁 共 41 頁 硬件模塊設(shè)計(jì) 論證 查找與 LED 顯示屏相關(guān)資料并了解，接下來需要確定使用什么芯片去驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏。由于本課題設(shè)計(jì)的是基于 FPGA 的 LED 顯示屏控制器設(shè)計(jì)，所以在選用 FPGA 系列芯片是要考慮很多方面的問題。綜合上所述，結(jié)合對 LED 顯示屏的種種因素的影響和利用 LED 的優(yōu)越特性設(shè)計(jì)出對 LED 顯示屏控制器的掃描程序，再結(jié)合 FPGA 開發(fā)板功能 和驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對 LED 點(diǎn)陣屏的控制，從而可以顯示文字信息和圖文信息等動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息。 所以本課題研究是結(jié)合 LED 顯示屏的優(yōu)越特性設(shè)計(jì)的一款控制器 。而且 LED 在照明上也應(yīng)用很廣泛，是因?yàn)?LED 發(fā)光亮度很高。 LED 顯示屏顯示畫面清晰，色彩豐富艷麗，在國外的各個(gè)行業(yè)都有了廣泛應(yīng)用。 所以，本課題設(shè)計(jì)是通過結(jié)合點(diǎn)陣塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和特性的分析和理解，設(shè)計(jì)出了對 LED 顯示屏控制電路的設(shè)計(jì)方案 。例如：手機(jī)屏、筆記本電腦顯示屏、廣告牌、數(shù)碼相機(jī)、大屏電視機(jī)以及軍事領(lǐng)域等等都有應(yīng)用，因而得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注。設(shè)計(jì)采用的 FPGA 芯片是目前較為流行的 Altera FPGA 系列為 EP2C5T144C8N 芯片。 Double color LED display。由于 LED 顯示屏發(fā)出的光很亮，并且閃爍對人眼睛刺激很大，這是由于技術(shù)的不成熟所 導(dǎo)致的，所以國外對 LED顯示屏技術(shù)還處在發(fā)展段。彩色點(diǎn)陣屏制作工藝發(fā)展迅速，在性能上也有很大的提高，這樣對控制電路的要求也越來越高。結(jié)合芯片的工作原理從而設(shè)計(jì)一款 LED 顯示屏的驅(qū)動(dòng)控制電路。本節(jié)分析對 LED 顯示屏的基本結(jié)構(gòu)和工作流程。在對軟件設(shè)計(jì)時(shí)需要了解開發(fā)板的相關(guān)知識(shí)并且確定選用什么樣的軟件開發(fā)工具，設(shè)計(jì)軟件掃描控制部分。把將要顯示的數(shù)據(jù)通過串行的傳輸方式發(fā)送入驅(qū)動(dòng)芯片寄存器中寄存，通過程序?qū)π酒氖鼓苄盘柖丝刂?，控制?shù)據(jù)的顯示。并行控制驅(qū)動(dòng)方 式的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)刷新顯示屏的頻率快，這樣就降低對驅(qū)動(dòng)電路的要求了。 74HC595 芯片是通過 1 1 13 組合邏輯來控制對數(shù)據(jù)輸入、移位、儲(chǔ)存、輸出。 圖 軟件控制整體設(shè)計(jì)思路圖 注意：由于顯示屏不能在同一時(shí)刻顯示出來漢字，必須通過硬件控制電路和軟件控制系統(tǒng)的完美的結(jié)合才能顯示一個(gè)完整的漢字。使用 74HC595 芯片的 15 腳和 1 至 7 腳并行八位數(shù)據(jù)輸出作為顯示屏列數(shù)據(jù)的輸出，來控制顯示屏的十六列燈的亮滅； 9 腳 級聯(lián)輸出端 作為數(shù)據(jù)輸入 ； 10 腳復(fù)位端，因?yàn)榈碗娖接行В恍枰褦?shù)據(jù)清除，把復(fù)位端直接 VCC； 11 腳移位寄存器數(shù)據(jù)移位時(shí)鐘輸入端作為移位寄存器芯片 控制數(shù)據(jù)移位信號； 12 腳移位寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入端作為移位寄存器芯片數(shù)據(jù)寄存信號控制端； 13 腳移位寄存器使能作為輸入的數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上，因?yàn)槭鼓芸刂菩盘柺堑碗娖接行?，為了使電路設(shè)計(jì)和在編寫程序簡單，把 13 腳直接 GND； 14 腳串行數(shù)據(jù)輸出端作為芯片級聯(lián)端，實(shí)現(xiàn)更多數(shù)據(jù)的級聯(lián)。 硬件電路制作過程 使用 protel 99 畫圖軟件畫硬件原理圖， protel 99 軟件是 ProklTechnology 公司開發(fā)的一款畫圖軟件 ， 它可以進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和單層或雙層印刷電路板設(shè)計(jì) 。設(shè)置 GND 和 VCC 線的線寬，再對其它線的線寬進(jìn)行設(shè)置，并且要對焊孔和線的進(jìn)行安全距離設(shè)置。完成后，就固定 PCB 圖紙并把它放入高溫轉(zhuǎn)印機(jī)上轉(zhuǎn)印。對照原理圖，用鐵絲把每個(gè)兩面需要焊接的焊孔用鐵絲接好，對其進(jìn)行焊接，在焊接時(shí)為了確保每個(gè)焊空都是導(dǎo)通的，焊接完一個(gè)必須用萬用表對其進(jìn)行測試。結(jié)合 A、B、 C 三根二進(jìn)制輸入端賦值，再結(jié)合設(shè)計(jì)的反相器電路，如圖 所示 。相連組合成對 32 位數(shù)據(jù)的移位寄存器，接法如圖 所示。根據(jù)組成 LED 顯示屏顏色的數(shù)目可分為單色、雙色、三色，根據(jù)顏色的不同可以選擇制作單色顯示屏還是彩色顯示屏。 圖 LED 點(diǎn)陣共陽接法 共陽雙基色點(diǎn) 陣屏共有 24 根管腳， 8 根共陽端， 8 根是控制紅燈亮， 8 根是控制綠燈亮。如圖 所示 ， R1R16 為紅色發(fā)光二級管的控制引腳； G1G16 為綠色發(fā)光二級管的控制引腳； L1L16 為紅色綠發(fā)光二級管共陽的控制引腳。如果是紅色表筆，則是共陽的接法；如果是黑色表筆，則是共陰的接法。 本課題設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)語言使用的是 Verilog 語言編寫軟件程序設(shè)計(jì)軟件部分，經(jīng)過查找相關(guān)書籍了解到 Verilog 語言編程的特點(diǎn)，這樣可以在編寫程序很有幫助。動(dòng)態(tài)掃描是采用當(dāng)?shù)谝淮嗡⑿峦觑@示屏，給一定的延時(shí)后，第二次刷新顯示屏?xí)r把第一行的數(shù)據(jù)給第 二行控制信號，多次循環(huán)就實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描控制技術(shù)。它是單片可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合性環(huán)境和單片可編程系統(tǒng)開發(fā)的基本設(shè)計(jì)工具， 圖 軟件設(shè)計(jì)開發(fā) 流程圖。對編寫好的文件進(jìn)行編譯時(shí)，要對自己編寫的程序進(jìn)行檢查，確定無誤后，點(diǎn)擊 按鍵，就對設(shè)計(jì)的程序文件和底層電路設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯。 圖 仿真文件參數(shù)設(shè)置 圖 添加管腳對話框 配置：在下載文件時(shí)，設(shè)計(jì)者需要設(shè)定所需要的參數(shù)將編譯后產(chǎn)生的下載文件能夠下載到指定的目標(biāo)芯片上，再結(jié)合設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的硬件的結(jié)合最終能產(chǎn)生與實(shí)際相符合的效果。部分程序： input clk。end //第二行數(shù)據(jù) 2 : begin data=39。end //第六行數(shù)據(jù) 6 : begin data=39。end //第十行數(shù)據(jù) 10 : begin data=39。end //第十四行數(shù)據(jù) 14 : begin data=39。 //case 循環(huán)執(zhí)行語句清零 end endmodule 顯示屏掃描控制模塊 圖 顯示屏掃描控制模塊 點(diǎn)陣基本掃描模塊的作用是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過控制信號把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)掃描控制模塊中，再通過掃描控制模塊對 74HC595 進(jìn)行控制，從而控制顯示屏。 R=data[1]。 8 : begin SCK=0。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號，輸入第七位數(shù)據(jù) 13 :SCK=1。//對 case 語句清零 RCK=1。 該模塊實(shí)現(xiàn)對顯示屏的掃描，控制顯示屏顯示文字、圖文等。本課題是對十六行逐行掃描的，所以是采用十六分之一的掃描控制方式。人眼對亮度的敏感程度和顏色敏感程度都非常大，所以，結(jié)合兩者的特性對制作顯示屏很有幫助。 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 21 頁 共 41 頁 圖 視錐細(xì)胞視覺敏感函數(shù)曲線 人類的眼睛對亮度的感覺不會(huì)因光源的消失而立刻消失，通常都有一定的延遲時(shí)間，這就是常聽到的人眼的視覺惰性。 本課題設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種狀態(tài)的顯示