【正文】 chine)嵌入式微處理器。 我國在 LED 領(lǐng)域的研究開發(fā)工作成績斐然。 發(fā)光二極管 (LED)是六十年代未發(fā)展起來的一種半導體顯示器件，七十年代，隨著半導體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和 PN 結(jié)形成技術(shù)的研究進展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度等性能得以提高并迅速進入批量化和 實用化。目前 LED 顯示屏作為新一代的信息傳播媒 體，已經(jīng)成為城市信息現(xiàn)代化建設(shè)的標志。 分類號 密級 U D C 編號 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題目 基于 ARM 和 CPLD 的 LED 彩屏顯示系統(tǒng)的研究與設(shè)計 系 別 專 業(yè) 名 稱 電子信息 科學與技術(shù) 年 級 學 生 姓 名 學 號 指 導 教 師 二 〇〇 九 年五月 文獻綜述 1 概述 LED 顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)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。LED 顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點陣模塊或像素單元組成在面積顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強、價格性能比高、使用成本低等特點，在短短的十來年中，迅速成長為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。進入八十年代后， LED在發(fā)光波長范圍和性能方面大大提高，并開始形成平板顯示產(chǎn)品即 LED 顯示屏。目前我國的普綠和高亮度純紅 LED 己經(jīng)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 ?；诰喼噶罴?(RISC)架構(gòu)的 32 位微處理器，由于具有硬件設(shè)計單純、成本低廉、省電效益佳等特性，且能滿足上網(wǎng)要求，故受到廣大用戶的 青睞，其中領(lǐng)先的是 ARM 嵌入式微處理器系列。 ARM 嵌入式微處理器一般具有如下特點 :體積小、低功耗、低成本、高性能 。大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快 。尋址方 式靈活簡單，執(zhí)行效率高 。到目 前為止， ARM 微處理器及技術(shù)的應(yīng)用己經(jīng)深入到各個領(lǐng)域，在工業(yè)控制領(lǐng)域，基于 ARM 核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展， ARM微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的 8 位 /16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。 CPLD 主要是由可編程邏輯宏單元 (MC， Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。由于 CPLD 內(nèi)部采用固定長度的金屬線進行各邏輯塊的互連，所以設(shè)計的邏輯電路具有時間可預測性，避免了分段式互連結(jié)構(gòu)時序不完全預測的缺點。 基于 CPLD 硬件的開發(fā)， MAX+plusⅡ 是美國 Altera 公司自行設(shè)計的一種 EAD軟件開發(fā)工具。利用該工具所配置的編輯、編譯、仿真、綜合、芯片編程等功能，將設(shè)計電路圖或電路描述 程序變成基本的邏輯單元寫入到可編程的芯片中 (如 FPAG 芯片 )，制成 ASIC 芯片。 3 總結(jié) 嵌入式技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各項科學研究之中，本文結(jié)合 LED 的開發(fā)特點，基 于 ARM 和 CPLD 的開發(fā)平臺，研究彩色 LED 顯示系統(tǒng)的設(shè)計，具體內(nèi)容包括以下幾個方面： 1）系統(tǒng)闡述 LED 工作的原理，研究 LED 發(fā)光的特性，從 6 個方面分析了 LED 驅(qū)動電路的設(shè)計。 3）分別從硬件和軟件兩個方面，研究了電路以及軟件的實現(xiàn)，這兩個方面也是論文研究是重點核心。 用 LED 器件組成電子顯示屏，不但色彩絢麗而且其制作尺寸幾乎不受限制，可以達到幾十甚至幾百平方米以上，可應(yīng)用于室內(nèi)外各種公共場合顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻圖像等信息，具有較強的廣告渲染力和震撼力，美化和豐富了人們的生活環(huán)境。本文將介紹一種基于 ARM 和 CPLD 控制平臺的 LED 全彩色顯示屏控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 : 單片機 ARM CPLD LED 灰度 Abstract: With the increasing progress of science and technology, based on the LED screen reality more and more deep study, at the same time, people39。s living environment. Traditional LED display system to control the singlechip microputer as the core function of relatively simple, when the need for data processing, the singlechip processing power is even more inadequate, can not meet the needs of the development of LED display. This article will introduce an ARM and CPLDbased control platform, fullcolor LED display control system. Paper introduces the LED display technology and the Department of the reality principle, and then from the two aspects of hardware and software, respectively, described in detail the design of system hardware and software design, and ultimately to achieve the desired function. Key words: Singlechip Microputer, ARM, CPLD, LED, Gray 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................. 1 LED 大屏幕的研究現(xiàn)狀 ......................................................................................... 1 LED 大屏幕的發(fā)展趨勢 ......................................................................................... 1 論文研究的內(nèi)容 ..................................................................................................... 2 2 LED 顯示屏的工作原理 ................................................................................................ 3 LED 工作原理 ......................................................................................................... 3 簡述 ............................................................................................................... 3 LED 發(fā)光的基本原理 ................................................................................ 4 LED 器件的驅(qū)動原理 ............................................................................................. 5 直流驅(qū)動 ........................................................................................................ 5 恒流驅(qū)動 ........................................................................................................ 5 脈沖驅(qū)動 ........................................................................................................ 5 掃描驅(qū)動 ..................................................................................................... 6 3 LED 顯示技術(shù)的發(fā)展和基本原理 ................................................................................ 7 LED 顯示技術(shù)的發(fā)展歷史 ..................................................................................... 7 LED 顯示技術(shù)的基本原理 ..................................................................................... 8 灰度掃描的實現(xiàn) ............................................................................................ 8 信息刷新原理 ............................................................................................... 9 掃描控制電路總體說明 ................................................................................ 9 彩色顯 示屏的 γ校正 ................................................................................. 10 顯示屏均勻性的改造 .................................................................................. 12 亮度控制器模塊 ......................................................................................... 13 4 LED 彩屏顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .................................................................................. 13 ARM 芯片簡介及硬件電路設(shè)計 .......................................................................... 13 ARM 芯片簡介 ............................................................................................ 13 ARM 的硬件電路設(shè)計 ................................................................................ 15 CPLD 技術(shù)簡介及硬件電路設(shè)