基于CPLD的LED顯示屏控制電路設(shè)計(jì)

　　引言

　　近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，得到廣泛應(yīng)用的大屏幕顯示系統(tǒng)當(dāng)屬視頻LED顯示系統(tǒng)。在LED顯示技術(shù)中，由于紅色、綠色發(fā)光二極管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之計(jì)算機(jī)多媒體制作軟件的發(fā)展，現(xiàn)在偽彩視頻LED顯示系統(tǒng)的制造成本大大降低，應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加。這種偽彩色視頻LED顯示系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，全同步動(dòng)態(tài)顯示視頻圖像，圖像清晰，亮度高，無(wú)拼縫，每種顏色的視頻灰度等級(jí)已經(jīng)由早期的16級(jí)灰度上升現(xiàn)在的256灰度，隨著大規(guī)模集成電路和專用元器件的發(fā)展，256級(jí)灰度的全彩色視頻LED顯示系統(tǒng)隨時(shí)都可能實(shí)現(xiàn)。

　　LED電子顯示技術(shù)發(fā)展迅速，已成為當(dāng)今平板顯示領(lǐng)域的主導(dǎo)之一。本文著重介紹用M4A5-128P64-10VC設(shè)計(jì)LED顯示屏的控制電路。

　　1　LED顯示屏的構(gòu)成

　　在LED顯示系統(tǒng)中，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單元為其基本構(gòu)成。每個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)單元又是若干個(gè)8×8點(diǎn)陣的LED顯示模塊組成。通過多個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)板拼裝在一起，構(gòu)成一個(gè)數(shù)平方米的顯示屏，能用來顯示各種文字、圖像。LED顯示屏包括計(jì)算機(jī)視頻采集電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路及電源等，如圖1 所示。

　　LED顯示屏具有紅、綠兩種基色，每基色256級(jí)灰度，像素節(jié)距為7.62mm，像素在水平方向可達(dá)成1024點(diǎn)，垂直方向可達(dá)成768點(diǎn)。

　　2　LED電子顯示屏特點(diǎn)

　　LED顯示屏是由若干個(gè)顯示單元拼接而成的，其顯示方式采用LED點(diǎn)陣與計(jì)算機(jī)顯示器屏幕相映射的原理，即LED點(diǎn)陣的一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)著計(jì)算機(jī)顯示屏的一個(gè)像素點(diǎn)，例如計(jì)算機(jī)屏幕上的畫面按分辨率分為640列、480行，即LED顯示屏上640×480個(gè)點(diǎn)陣單元，每個(gè)點(diǎn)陣單元又包括紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光二極管，這三種發(fā)光二極管發(fā)出三種顏色的光混色后得到人眼所感覺到顏色，根據(jù)光學(xué)三基色原理，我們只采集計(jì)算機(jī)屏幕上的每一點(diǎn)的圖像進(jìn)行數(shù)字化并分解為紅、綠、藍(lán)三種信號(hào)，經(jīng)過系統(tǒng)處理后，傳遞到LED點(diǎn)陣屏幕上的點(diǎn)陣單元中，分別驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)顏色的發(fā)光二極管，即實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)屏幕在LED點(diǎn)陣屏幕上的映射。

　　3　LED電子顯示屏驅(qū)動(dòng)原理

　　在大多數(shù)LED顯示系統(tǒng)中，都采用刷新式驅(qū)動(dòng)方法，即對(duì)每塊LED顯示驅(qū)動(dòng)單元列向鎖存數(shù)據(jù)，在行向進(jìn)行掃描，根據(jù)LED顯示驅(qū)動(dòng)板結(jié)構(gòu)，采用1P16掃描占空比。

　　我們所設(shè)計(jì)的LED顯示驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)電路用兩片74HC595組成4:16線行譯碼器，它提供整個(gè)掃描電路所需行信號(hào)，同時(shí)也用74HC595芯片來作串行移位寄存器，它將系統(tǒng)傳來的串行數(shù)據(jù)移位變成并行信號(hào)輸出，這樣驅(qū)動(dòng)列需要提供串行移位時(shí)鐘、并行鎖入信號(hào)和輸出使能信號(hào)，行掃描需要串行數(shù)據(jù)輸入和串行移位時(shí)鐘信號(hào)，如圖2所示。因此我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)序控制電路。

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　M4A5—128P64—10VC是Lattice公司生產(chǎn)的CPLD器件，有128宏單元、64個(gè)IPO引腳。 Lattice公司開發(fā)軟件ispDesignEXPERT中集成了設(shè)計(jì)輸入、編譯、驗(yàn)證和編程全部工作。首先進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入，即可直接繪制原理圖，也可用 VHDL語(yǔ)言編程。我們需要從10MHz時(shí)鐘源得到100KHz信號(hào)用VHDL語(yǔ)言在VHDLMODULE文本編輯器中編寫一個(gè)名為F100K.HDL文件如下：

　　設(shè)計(jì)文件輸入以后進(jìn)行編譯，然后用戶可以調(diào)整管腳分配，編譯通過，即可對(duì)芯片編程。用Byte-Blaster下載電纜把計(jì)算機(jī)并行口與PCB上的JTAG插座連接起來，通電后對(duì)已安裝好的芯片編程。

　　實(shí)踐表明，用Lattice公司生產(chǎn)的M4A5-128P64-10VC設(shè)計(jì)的電路達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。