【正文】 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(shuō)明書 第 21 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 視錐細(xì)胞視覺敏感函數(shù)曲線 人類的眼睛對(duì)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。本課題是對(duì)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。//對(duì) case 語(yǔ)句清零 RCK=1。 8 : begin SCK=0。 //case 循環(huán)執(zhí)行語(yǔ)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(hào)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(duì) 74HC595 進(jìn)行控制，從而控制顯示屏。end //第十行數(shù)據(jù) 10 : begin data=39。end //第二行數(shù)據(jù) 2 : begin data=39。 圖 仿真文件參數(shù)設(shè)置 圖 添加管腳對(duì)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。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。 本課題設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)語(yǔ)言使用的是 Verilog 語(yǔ)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(yǔ)言編程的特點(diǎn)，這樣可以在編寫程序很有幫助。如圖 所示 ， R1R16 為紅色發(fā)光二級(jí)管的控制引腳； G1G16 為綠色發(fā)光二級(jí)管的控制引腳； L1L16 為紅色綠發(fā)光二級(jí)管共陽(yáng)的控制引腳。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。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 。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。 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) 。 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(lái)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。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(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求了。在對(duì)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。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。由于 LED 顯示屏發(fā)出的光很亮，并且閃爍對(duì)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(guó)外對(duì) LED顯示屏技術(shù)還處在發(fā)展段。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。 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(duì) LED 顯示屏控制電路的設(shè)計(jì)方案 。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。綜合上所述，結(jié)合對(duì) 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(duì) 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(duì) 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。 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(shuō)明書 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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(lái)需要確定使用什么芯片去驅(qū)動(dòng) LED 顯示屏。 LED 顯示屏驅(qū)動(dòng)方式芯片選定 通過對(duì)驅(qū)動(dòng)方式的比較，本課題設(shè)計(jì)選用了 74HC595 和 74HC138 芯片。 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(shuō)明書 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 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。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(duì)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。如果只針對(duì)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。通過反相器電路與 74HC138 芯片的結(jié)合才能使得顯示屏顯示并對(duì)其行進(jìn)一行一行的控制， 表 為兩片 74HC138 芯片結(jié)合反相器電路輸出的真值表。 圖 單色 LED 矩陣的接法 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(shuō)明書 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 點(diǎn)陣屏的雙基色和三基色按電路的接法分為共陰和共陽(yáng)兩種接法。 測(cè)試共陽(yáng)和共陽(yáng)的步驟： （ 1）把萬(wàn)用表轉(zhuǎn)到二極檔位； （ 2）把萬(wàn)用表的任意表筆接在 88 點(diǎn)陣塊的任意引腳； （ 3）把另一只表筆依次在 88 點(diǎn)陣塊的所有引腳接觸，看是否有發(fā)光二極管 點(diǎn) 亮。對(duì)行掃描控制需要對(duì) 74HC138 的 A、 B、 C、 D 四線進(jìn)行賦二進(jìn)制數(shù)值，再根據(jù)列控制信號(hào)對(duì) 74HC595的數(shù)據(jù)輸入端進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，并給 74HC595 的移位控制信號(hào)和寄存控制信號(hào)賦 0 或 1。點(diǎn)擊 File，彈出 File 下的子目錄，選擇 Create updata按鍵，在 Create updata 下的子按鍵中選則 Create symbol file for current file，則會(huì)彈出，表示底層文件創(chuàng)建成功。 存儲(chǔ)和發(fā)送數(shù)據(jù)的模塊 圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 和 發(fā)送模塊 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(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 41 頁(yè) 點(diǎn)陣基本數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送模塊的作用是存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)經(jīng)過控制信號(hào)把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)掃描控制模塊中，兩個(gè)模塊之間要在時(shí)間上控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，表 為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)送模塊端口定義。h007ffc00。h00ffff00。 R=data[0]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第六位數(shù)據(jù) 11 :SCK=1。賦值語(yǔ)句，第二位行控制信號(hào)，二進(jìn)制編碼 assign C=hang[2]。要想使顯示的圖像達(dá)到更好的效果 是和光源特性以及視覺特性息息相關(guān)的。了解和認(rèn)識(shí)人眼的視覺惰性可以說(shuō)是讓 LED 顯示屏有個(gè)好的顯示效果的基礎(chǔ)。不同視覺敏感曲線表示如圖 所示，圖上分別表示 R、 G、B，即三種視錐細(xì)胞對(duì)紅、綠、藍(lán)三基色敏感程度。 LED 顯示屏靜態(tài)顯示是通過控制流過 LED 發(fā)光二極管的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光的亮度。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第八位數(shù)據(jù) . . . 62 :begin SCK=0。 R=data[2]。h00000000。h000ff000。//返回一 個(gè) 32 位數(shù)據(jù) input[3:0] in。 圖 錯(cuò)誤提示窗口 （ 3） 仿真測(cè)試：利用 QuartusⅡ軟件的仿真文件根據(jù)所需要的結(jié)果進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，這樣做更能驗(yàn)證設(shè)計(jì)的結(jié)果與自己設(shè)計(jì)的硬件所顯示的結(jié)果相同。 圖 軟件設(shè)計(jì)思路 總體流程圖 軟件設(shè)計(jì)總體實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計(jì)的軟件掃描控制系統(tǒng)主要包括：分配器模塊、動(dòng)態(tài)控制模塊、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和發(fā)送模塊和顯示屏掃描控制模塊。 FPGA 系列為 EP2C5T144C8N 芯片擁有 89個(gè)可編引腳可用于輸入和輸出； 2個(gè)鎖相環(huán)，用于分配和倍頻用。 本課題設(shè)計(jì)使用了四塊 88 點(diǎn)陣屏。 點(diǎn)陣屏模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 隨著科技的進(jìn)步和迅速發(fā)展，使得半導(dǎo)體材料的制造技術(shù)和對(duì)半導(dǎo)體材料加工技術(shù)的不斷成熟和完善，從而在制造各種不同的半導(dǎo)體材料越來(lái)越容易，使得 LED 顯示屏的種類很多，從型號(hào)到種類再到像素的大小。 硬件行驅(qū)動(dòng)控制模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 本課題設(shè)計(jì)用到了兩片 74HC138 芯片控制 16 行的選通，查找相關(guān)資料并分析了該芯片的管腳功能。設(shè)置好