用CPLD设计LED显示屏控制电路.doc

第27卷第12期2003年12月信息技术I NFORMATI ON TECH NO LOGYVO L.27NO.12Dec.2003用CP LD设计LED显示屏控制电路刘志龙1,李辉1,王革思2(1.黑龙江省电子技术研究所,哈尔滨150040; 2.哈尔滨工程大学,哈尔滨摘要:介绍了LE D视频显示技术目前国内的发展状况以及发展趋势,着重介绍了视频LE D显示系统的结构和主要的技术原理,如系统显示原理,点阵驱动电路的实现,LE D显示屏的基本显示结构,显示特点。介绍了显示控制系统的设计潮流,以及用新CP LD器件M4A5-12864-10VC设计时序控制电路的方法。关键词:LE D;显示屏;CP LD;M4A5-64-10VC中图分类号:T N949.192;T N949.16文献标识码:B文章编号:1009-2552(200312-0023-02 Design of LE D display screen control circuit with CPLDLI U Zhi2long1,LI Hui1,WANG G e2si2(1.H eilongjiang Provincial E lectronic T echnological I nsitute,H arbin150040,China;2.H arbin E ngineering U niversity,H arbin150001,ChinaAbstract:The paper introduced development situation of LE D video display technology at present and devel2 opment trend in the country,and present mainly LE D video display systemic structure and primary technology principle,such as principle of systemic display,realization of dot-matrix devices circuit,LE D display screen display structure,and display feature.The design tide of display control system,and the methods of design sequential control circuits with new device CP LD M4A5-12864-10VC are given.K ey w ords:LE D;display screen;CP LD;M4A5-12864-10VC近年来,随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展,得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频LE D显示系统。在LE D显示技术中,由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高,加之计算机多媒体制作软件的发展,现在伪彩视频LE D显示系统的制造成本大大降低,应用领域不断增加。这种伪彩色视频LE D显示系统采用了计算机多媒体技术,全同步动态显示视频图像,图像清晰,亮度高,无拼缝,每种颜色的视频灰度等级已经由早期的16级灰度上升现在的256灰度,随着大规模集成电路和专用元器件的发展,256级灰度的全彩色视频LE D显示系统随时都可能实现。LE D电子显示技术发展迅速,已成为当今平板显示领域的主导之一。本文着重介绍用M4A5-12864-10VC设计LE D显示屏的控制电路。1LED显示屏的构成在LE D显示系统中,点阵结构单元为其基本构成。每个显示驱动单元又是若干个838点阵的LE D显示模块组成。通过多个显示驱动板拼装在一起,构成一个数平方米的显示屏,能用来显示各种文字、图像。LE D显示屏包括计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路及电源等,如图1所示。LE D显示屏具有红、绿两种基色,每基色256级灰度,像素节距为7.62mm,像素在水平方向可达成1024点,垂直方向可达成768点。收稿日期:2003-05-14作者简介:刘志龙(1975-,男,2002年7月毕业于哈尔滨工业大学计算机科学与技术系,助理工程师,主要从事LE D电子显示技术的开发研究。32 图1视频LE D显示系统结构框图2LED电子显示屏特点LE D显示屏是由若干个显示单元拼接而成的,其显示方式采用LE D点阵与计算机显示器屏幕相映射的原理,即LE D点阵的一个像素点对应着计算机显示屏的一个像素点,例如计算机屏幕上的画面按分辨率分为640列、480行,即LE D显示屏上640 3480个点阵单元,每个点阵单元又包括红、绿、蓝三种发光二极管,这三种发光二极管发出三种颜色的光混色后得到人眼所感觉到颜色,根据光学三基色原理,我们只采集计算机屏幕上的每一点的图像进行数字化并分解为红、绿、蓝三种信号,经过系统处理后,传递到LE D,分别驱动相对应颜色的发光二极管,即实现了计算机屏幕在LE D点阵屏幕上的映射。3LED电子显示屏驱动原理在大多数LE D显示系统中,都采用刷新式驱动方法,即对每块LE D显示驱动单元列向锁存数据,在行向进行扫描,根据LE D显示驱动板结构,采用116扫描占空比。我们所设计的LE D显示驱动板驱动电路用两片74HC595组成4:16线行译码器,它提供整个扫描电路所需行信号,同时也用74HC595芯片来作串行移位寄存器,它将系统传来的串行数据移位变成并行信号输出,这样驱动列需要提供串行移位时钟、并行锁入信号和输出使能信号,行扫描需要串行数据输入和串行移位时钟信号,如图2所示。因此我们需要设计一个时序控制电路。4用M4A51286410VC设计时序控制电路M4A51286410VC是Lattice公司生产的CP LD器件,有128宏单元、64个IO引脚。Lattice 公司开发软件ispDesignEXPERT中集成了设计输入、编译、验证和编程全部工作。首先进行设计输入,即可直接绘制原理图,也可用VH D L语言编程。我们需要从10MH z时钟源得到100K H z信号用VH D L语言在VH D L MODU LE 文本编辑器中编写一个名为图2点阵驱动电路原理图F100K.H D L文件如下:Library ieee;Use ieee.std logic 1164.all;Use ieee.std logic unsigned.all;Entity f100k isP ort(clk:in std logic;q:out std logic vector(6downto0;end;architecture arch of f100k issignal count:std logic vector(6downto0;beginprocess(clkbeginif clkevent and clk=1thenif count99thencount=count+1;else count=0;end if;end if;q=count;end process;end ar