【導(dǎo)讀】LED顯示屏工藝發(fā)展很快，使得LED顯示屏有很多優(yōu)異特性。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. 根據(jù)LED顯示屏的特性和內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，選定需。要用的驅(qū)動(dòng)控制芯片，設(shè)計(jì)一款該LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)電路。本課題設(shè)計(jì)選用的是Verilog語(yǔ)言編寫(xiě)軟件部分。結(jié)合FPGA開(kāi)發(fā)板、硬件電路和軟件工程設(shè)計(jì)，

　　

【正文】 case(number) 439。d0: data1=data(q[3:0])。 //32 位數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號(hào) number=number+1。 名稱 屬性 作用 clk 輸入 時(shí)鐘輸入控制信號(hào) data1[31..0] 輸出 數(shù)據(jù)輸出 q[3..0] 輸入 輸入選擇數(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(shū) 第 18 頁(yè) 共 41 頁(yè) if(number==1) number=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(guò)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(guò)掃描控制模塊對(duì) 74HC595 進(jìn)行控制，從而控制顯示屏。 A、 B、 C、 D 、為行選端口， SCK、 RCK 為列控制端口，表 為掃描控制模塊端口定義。 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(gè)底層電路，該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)三十二位數(shù)據(jù)的移位和數(shù)據(jù)的寄存。圖 所示 的 data[31:0]為數(shù)據(jù)的輸入口，把輸入的 32 位數(shù)據(jù)分別給 R，通過(guò) case 語(yǔ)句執(zhí)行，分別把 32 位數(shù)據(jù)移入以為寄存器，再通過(guò) RCK 寄存器信號(hào)控制信號(hào)，把數(shù)據(jù)寄存，再通過(guò)行控制信號(hào)把對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示在 LED顯示屏。部分程序： always @(posedge clk) 名稱 屬性 作用 clk 輸入 時(shí)鐘輸入控制 data[31..0] 輸入 32 位數(shù)據(jù)輸入 A 輸出 行控制信號(hào)輸出 B 輸出 行控制信號(hào)輸出 C 輸出 行控制信號(hào)輸出 D 輸出 行控制信號(hào)輸出 SCK 輸 出 移位寄存器移位控制端 RCK 輸出 移位寄存器存儲(chǔ)控制端 q[3..0] 輸出 取數(shù)據(jù)選擇控制端 R 輸出 列數(shù)據(jù)輸出 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(shū) 第 19 頁(yè) 共 41 頁(yè) begin case(count) 0 :begin SCK=0。 R=data[0]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第一位數(shù)據(jù) 1 :SCK=1。//打開(kāi)移位寄存器以為信號(hào) 2 :begin SCK=0。 R=data[1]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第二位數(shù)據(jù) 3 :SCK=1。 4 :begin SCK=0。 R=data[2]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第三位數(shù)據(jù) 5 :SCK=1。 6 :begin SCK=0。 R=data[3]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第四位數(shù)據(jù) 7 :SCK=1。 8 : begin SCK=0。 R=data[4]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第五位數(shù)據(jù) 9 :SCK=1。 10 : begin SCK=0。 R=data[5]。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。 12 : begin SCK=0。 R=data[6]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第七位數(shù)據(jù) 13 :SCK=1。 14 : begin SCK=0。 R=data[7]。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[31]。end// 關(guān)閉移位寄存器移位控制信號(hào)，輸入第三十二 位數(shù) 據(jù) 63:SCK=1。 endcase if(count==64) begin q=q+1。//控制數(shù)據(jù)輸入同步標(biāo)志位 count=0。//對(duì) case 語(yǔ)句清零 RCK=1。 //寄存器寄存控制信號(hào)打開(kāi)，對(duì) 32 位數(shù)據(jù)寄存 hang=hang+1。//行控制信號(hào) end else begin RCK=0。 //寄存器寄存控制信號(hào)關(guān)閉 count=count+1。//對(duì) 32 位數(shù)據(jù)依次執(zhí)行控制信號(hào) end end assign B=hang[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]。賦值語(yǔ)句，第三位行控制信號(hào)，二進(jìn)制編碼 assign D=hang[3]。賦值語(yǔ)句，可進(jìn)行對(duì) 74HC138 進(jìn)行片選。 該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的掃描，控制顯示屏顯示文字、圖文等。圖 所示 中的data[31:0]為數(shù)據(jù)接收端，數(shù)據(jù)接收后，通過(guò)一 個(gè) case 語(yǔ)句，分別把 32 位數(shù)據(jù) 給 R，再桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 41 頁(yè) 通過(guò) SCK 移位控制信號(hào) 和 RCK 寄存器控制信號(hào)的結(jié)合，把數(shù)據(jù)送入顯示屏，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的掃描和控制。 LED 顯示屏灰度實(shí)現(xiàn) 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。 LED 顯示屏靜態(tài)顯示是通過(guò)控制流過(guò) LED 發(fā)光二極管的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光的亮度。由于本課題設(shè)計(jì)使用的有紅和綠組合成的雙基色點(diǎn)陣塊，在顯示時(shí)，紅色的燈相對(duì)要亮一些。動(dòng)態(tài)控制方法是利用人眼的惰性，把每個(gè) LED 發(fā)光二極管通過(guò)調(diào)節(jié)其發(fā)光的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)各種不同顏色。這種方法只要控制流過(guò) LED 發(fā)光二極管的電流時(shí)間的長(zhǎng)短。在 LED 發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，只要刷新頻率達(dá)到一定的高度，人 的眼睛就不能感覺(jué)出 LED 燈在閃爍。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。 考慮到實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果時(shí)，刷新顯示屏是間斷性的，中間顯示屏的亮滅是瞬間的?？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(jué)效果。首先要對(duì)光學(xué)特性中的亮度，色彩以及視角做一個(gè)深入的認(rèn)識(shí)，并且結(jié)合人眼的視覺(jué)特性去了解人眼對(duì)光源的敏感度。由于 LED 顯示屏的亮度很高，這樣對(duì)人眼傷害也很大，所以在制作一塊顯示屏顯示圖像時(shí)，顯示的最終效果要結(jié)合光源對(duì)人眼的舒適度去做出相應(yīng)的改善。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(jué)特性息息相關(guān)的。圖像顯示效果既和光學(xué)原理有關(guān)，也和人眼視覺(jué)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。在生活，光的亮度是對(duì)人眼非常敏感，色度對(duì)人眼也很敏感。人眼對(duì)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(duì)制作顯示屏很有幫助。 在生活中，每個(gè)人的眼睛對(duì)不同顏色光線的敏感程度是不同的，人的眼睛對(duì)顏色的敏感是來(lái)自于人眼珠上的視網(wǎng)膜上三種不同類型的視錐細(xì)胞。三種不同的視錐細(xì)胞對(duì)不同的顏色敏感也是不同的。不同視覺(jué)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。只有在這三種細(xì)胞的共同作用下，才可以得到人的眼睛對(duì)顏色的總體感覺(jué)。因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)科學(xué)家對(duì)人眼的研究表明，用 R、G、 B 三種基色按照一定的比例混合，就可以合成很多種不同的顏色。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。這就是 LED 顯示屏為什么只用紅、綠、藍(lán)作為最基本的顏色。 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(shū) 第 21 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 視錐細(xì)胞視覺(jué)敏感函數(shù)曲線 人類的眼睛對(duì)亮度的感覺(jué)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(tīng)到的人眼的視覺(jué)惰性。人眼的視覺(jué)惰性通?？梢岳斫鉃楦?種不同顏色和亮度的光線對(duì)人眼的作用、傳輸、處理等過(guò)程，這些都需要一定的延遲時(shí)間，因而視覺(jué)具有一定的低通特性?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：當(dāng)外界的光源突然消失時(shí)，人眼對(duì)會(huì)對(duì)亮度感覺(jué)在按規(guī)律逐漸減小的。這樣一來(lái)，當(dāng)對(duì)人眼進(jìn)行反復(fù)通斷光源，在通斷光源頻率慢慢變低時(shí)，人的眼睛可以觀察到亮度的變化；而通斷光源頻率慢慢增高時(shí)，視覺(jué)就逐漸不能發(fā)現(xiàn)亮度變化了，刷新顯示屏的頻率達(dá)到一定的時(shí)候，人眼的視覺(jué)就感覺(jué)不到亮度的變化了。所以，在制作 LED 顯示屏?xí)r，對(duì)顯示屏的刷新顯示屏頻率越高，畫(huà)面顯示的質(zhì)量越來(lái)越好，但刷新顯示屏頻率太高，對(duì)顯 示屏體的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路的要求也就越高。了解和認(rèn)識(shí)人眼的視覺(jué)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)。在 LED 顯示屏中可以利用視覺(jué)惰性，改善驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。本次課題設(shè)計(jì)使用串行并出的掃描驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于 LED 顯示屏不必對(duì)每個(gè)發(fā)光燈提供單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)電路，而是一行發(fā)光燈為一組共享一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)掃描的方法，使各組發(fā)光燈依次點(diǎn)亮，只要掃描頻率高于臨界閃爍頻率，人眼看起來(lái)各組燈都在發(fā)光。 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