【正文】 but also produced virtually unlimited size, can reach tens or even hundreds of square meters, can be applied to a variety of indoor and outdoor public display text, graphics, images, animation, video images and other information, the ad has a strong and powerful rendering, landscaping and rich people39。論文首先介紹了LED顯示技術(shù)和系現(xiàn)實(shí)原理，然后從硬件和軟件兩個(gè)方面，分別詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。傳統(tǒng)LED顯示系統(tǒng)的控制以單片機(jī)為核心，功能較為簡(jiǎn)單，當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，單片機(jī)的處理能力就更顯不足，不能滿足LED顯示屏發(fā)展的需要。參考文獻(xiàn)[1] ， [2] 用API232簡(jiǎn)化串口通信編程，鐵道通信信號(hào)，[3] 用通信控件開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的串口通信程序，淮北煤師院學(xué)報(bào)，[4] 陳愛(ài)萍，羊四清，1999[5] 于慧. , [6] 童星. ，[7] 王波. ，[8] 周永清. ，[9] ，[10] 李志東. ， 摘要：隨著科技的日益進(jìn)步，基于LED現(xiàn)實(shí)屏的研究也越來(lái)越深，同時(shí)，人們的生活水平也越來(lái)越高，這樣，也對(duì)LED方面就提出了更高的要求。2）結(jié)合LED顯示原理，重點(diǎn)從灰度掃描的實(shí)現(xiàn)、信息刷新原理、彩色顯示屏的γ校正等6個(gè)方面，解析了LED現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是EAD設(shè)計(jì)中不可缺少的一種有用工具，目前在國(guó)內(nèi)使用較為普遍。它具有原理圖輸入和文本輸入(采用硬件描述語(yǔ)言)兩種輸入手段。 軟件設(shè)計(jì)ARM體系結(jié)構(gòu)支持C/C++以及與匯編語(yǔ)言的混合編程，在一個(gè)完整的程序設(shè)計(jì)中，除了初始化部分用匯編語(yǔ)言完成以外，其主要的編程任務(wù)都用C/C++完成，程序在執(zhí)行時(shí)首先完成初始化過(guò)程，然后跳轉(zhuǎn)到C/C++程序代碼中，匯編程序和C/C++程序之間一般沒(méi)有參數(shù)的傳遞，也沒(méi)有頻繁的相互調(diào)用。其中MC結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并具有復(fù)雜的I/O單元互連結(jié)構(gòu)，可由用戶根據(jù)需要生成特定的電路結(jié)構(gòu)，完成一定的功能。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。CPLD(Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發(fā)展出來(lái)的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。指令長(zhǎng)度固定。大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令集，能很好地兼容8位/16位器件。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP(Intellectual Property)核的微處理器，即我們通常所說(shuō)的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)。2主題 硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大屏幕LED顯示系統(tǒng)的控制器采用ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式微處理器。我國(guó)在LED領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)工作成績(jī)斐然。發(fā)光二極管(LED)是六十年代未發(fā)展起來(lái)的一種半導(dǎo)體顯示器件，七十年代，隨著半導(dǎo)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(jìn)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(jìn)入批量化和實(shí)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(biāo)志。分類號(hào) 密級(jí) U D C 編號(hào) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目 基于ARM和CPLD的LED彩屏顯示系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 名 稱 電子信息科學(xué)與技術(shù) 年 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 文獻(xiàn)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(dòng)，具有：耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。LED顯示屏是八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成的點(diǎn)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(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、價(jià)格性能比高、使用成本低等特點(diǎn)，在短短的十來(lái)年中，迅速成長(zhǎng)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(jìn)入八十年代后，LED在發(fā)光波長(zhǎng)范圍和性能方面大大提高，并開(kāi)始形成平板顯示產(chǎn)品即LED顯示屏。目前我國(guó)的普綠和高亮度純紅LED己經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)商品化，但是，高亮度的純藍(lán)、純綠LED在我國(guó)尚屬空白?；诰?jiǎn)指令集(RISC)架構(gòu)的32位微處理器，由于具有硬件設(shè)計(jì)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(diǎn):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(jiǎn)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(gè)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(chǎng)的大部分市場(chǎng)份額，同時(shí)也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，ARM微控制器的低功耗、高性價(jià)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(zhǎng)度的金屬線進(jìn)行各邏輯塊的互連，所以設(shè)計(jì)的邏輯電路具有時(shí)間可預(yù)測(cè)性，避免了分段式互連結(jié)構(gòu)時(shí)序不完全預(yù)測(cè)的缺點(diǎn)。基于CPLD硬件的開(kāi)發(fā)，MAX+plusⅡ是美國(guó)Altera公司自行設(shè)計(jì)的一種EAD軟件開(kāi)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(jì)電路圖或電路描述程序變成基本的邏輯單元寫(xiě)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(xiàng)科學(xué)研究之中，本文結(jié)合LED的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，基于ARM和CPLD的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，研究彩色LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)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(gè)方面分析了LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 3）分別從硬件和軟件兩個(gè)方面，研究了電路以及軟件的實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)方面也是論文研究是重點(diǎn)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(dá)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(chǎng)合顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻圖像等信息，具有較強(qiáng)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(tái)的LED全彩色顯示屏控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 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(shì) 1 論文研究的內(nèi)容 22 LED顯示屏的工作原理 3 LED工作原理 3 簡(jiǎn)述 3 LED發(fā)光的基本原理 4 LED器件的驅(qū)動(dòng)原理 5 5 5 5 掃描驅(qū)動(dòng) 63 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 8 信息刷新原理 9 9 彩色顯示屏的γ校正 10 12 亮度控制器模塊 134 LED彩屏顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 ARM芯片簡(jiǎn)介及硬件電路設(shè)計(jì) 13 ARM芯片簡(jiǎn)介 13 ARM的硬件電路設(shè)計(jì) 15 CPLD技術(shù)簡(jiǎn)介及硬件電路設(shè)計(jì) 20 CPLD技術(shù)簡(jiǎn)介 20 CPLD的硬件電路設(shè)計(jì) 215 LED彩屏顯示系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 21 ARM的軟件設(shè)計(jì) 21 ARM匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu) 21 22 23 Altera可編程程邏輯器件開(kāi)發(fā)軟件介紹 23 利用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)顯示控制 246 仿真效果及結(jié)論 25 仿真效果 25 結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27致 謝 281 緒論 LED大屏幕的研究現(xiàn)狀隨著新材料及半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，自1994年起以新型可見(jiàn)光材料InGaAlP和InGaN為主流，實(shí)現(xiàn)了高亮度，多色化，加之封裝技術(shù)的改進(jìn)，顯示信息大型化，出現(xiàn)了LED產(chǎn)品新的應(yīng)用領(lǐng)域，能在陽(yáng)光強(qiáng)烈的場(chǎng)合下清晰顯示，發(fā)光效率極高，光強(qiáng)超過(guò)1000mcd，同時(shí)滿足了全彩色顯示和便攜產(chǎn)品低功耗要求。它采用低電壓掃描驅(qū)動(dòng)，具有：耗電少、使用壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，以及LED顯示技術(shù)的不斷完善，人們對(duì)LED顯示屏的認(rèn)識(shí)將越來(lái)越深入，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣?？梢?jiàn)，人們的生活也日益離不開(kāi)LE