以FPGA控制为核心的LED汉字滚动显示器设计.docx
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1、以FPGA控制为核心的1ED汉字滚动显示器设计引言现代文明的一个显著特征是城市中随处可见的五颜六色的广告宣传,其中大多都是由皿点阵制作的汉字或图形广告,广泛应用在银行、医院、酒店、火车站、体育场馆等各种公共场所。汉字滚动显示器的传统设计方法是用里拉机来控制的,虽然单片机方案具有价格低廉,程序辘灵活等特点,但由于单片机硬件资源的限制,未来对设计的变更和升级,总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价,甚至有可能需要重新设计。况且,在以显示为主的系统中,单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低,单片机的优势得不到发挥,相当于很大的资源浪费。采用侬技术的自顶向下的模块化设计方法,借助相关开发软件
2、,例如QUaItUSn软件,将硬件描述语言VHD1程序固化于具有丰富I/O口、内部逻辑和连线资源的皿(现场可编程门阵列)中。该技术具有系统设计效率高、集成度好、保密性强、易于修改、易于实现等优点,成为当今数字系统设计主流技术。此方式所制作的1ED点阵控制器,由于是纯硬件行为,具有速度快、可靠性高、抗干扰能力强、开发周期短等显著优点。1EDA点阵显示汉字原理以8X8的1ED点阵为例,8X8的1ED点阵是由64个发光二极管按矩阵形式排列而成,每一行上的发光管有一个公共的阳极(或阴极),每一列上的发光管有一个公共的阴极(或阳极),一般按动态扫描方式显示汉字或图形。扫描分为点扫描、行扫描和列扫描三种方
3、式。行扫描需要按行抽取字型码,列扫描则需要按列抽取字型码。为满足视觉暂留要求,若使用点扫描方式,其扫描频率必须大于16X64=1024Hz,周期小于1ms。若使用行或列扫描,则频率必须大于16X8=128Hz,周期小于7.8ms0由于所用实验板上提供有1kHz的时钟,本例设计中利用该时钟进行扫描,使每行扫描时间为1ms,实验结果显示亮度合适。现以行扫描为例简单说明动态扫描显示的原理。图1给出汉字“热”在点阵为列共阳时的行字模。工作时先将要扫描行的点阵字模从各列上输出,再让译码器选中(扫描)该行,使本行得以显示,接着再送下一行数据,再使下一行有效,直到8行全被扫描一遍。至此,一幅完整的文字信息就
4、显现出来,然后再反复扫描这8行直至显示新的信息。以下设计采用行扫描方式实现滚动显7JoO1OO1OOfJBmi11ionQ1OOIo1oBIihobOIOo1o1OR100.1001IBZotot0OfOtoX)O1O1O1IOBiooiojoiboootoooOo1ooooIoojooJotoroo/oo-)图1汉字的像一点图2硬件原理图整个电路由五大部分组成:时钟计数模块GEJC1K,存储汉字字模的幽1模块ROMZI,数据分配器模块MUX,移位模块YW及显示模块X1ANSH-1。时钟计数模块用于产生整个电路所需要的时钟及其对时钟的计数值,例如:移位时钟C1KY肌移位计数器CNTY肌字计数器
5、CNTWORD,显示扫描计数器CNTSMoRoMZ1模块是由QUaItUSn中的1PMIPORTRoM定制成,用来存储8个待显示的汉字。MUX模块用于在扫描时钟及扫描计数器的作用下,从ROM中读出一个汉字的8个行字模信息,送给移位模块YW,YW模块在移位时钟及移位计数器作用下,根据SE1ECT信号选择对读出的字模信息,进行相应的移位(左移、右移、上移、下移)后,最后送显示模块D1SP驱动1ED点阵显示汉字。原理图如图2所示。c1rIINPUTGEC1KCNTWORD2.0ADDRESS53CNT_YW3.OCNT_SM2.OC1K_SMC1K一YWADDRESS2.OYWM1;XCNT_YW3
6、.01C1KYWW1W1;W1ADDRESS5.0ROMZ1q7O1C1KJMCNTSM2,0DIN7.08b64wordsW1I7O)W1270WI国70W14.0W157.OW167.0W177OJW1870W117.0W12(7.0W13(7.OW14(7.0W157OjWI.6(70W17(7.0W187.01YW11(7.0YW127.0YW137.OYW147.0YW157.0)YW16口.叫YW177.0YW187.0W1-W1VrT1W1W1;INPUTC1KcZDSE1EC(J0Id10图2点阵控制器原理图3模块设计及时序仿真3.1时钟计数产生模块时钟计数产生模块由1kHz的

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- FPGA 控制 核心 LED 汉字 滚动 显示器 设计
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