led汉字滚动程序设计显示.doc

基于FPGA控制的LED汉字滚动显示器设计
文章出处: 发布时间: 2010/09/25 | 365 次阅读| 0次推荐| 0条留言
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     0 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LED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单片机来控制的,虽然单片机方案具有价格低廉,程序编程灵活等特点,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EDA技术的自顶向下的模块化设计方法,借助相关开发软件,例如QualtusⅡ软件,将硬件描述语言——VHDL程序固化于具有丰富I/O口、内部逻辑和连线资源的FPGA(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LED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。
1 EDA点阵显示汉字原理
以8×8的LED点阵为例,8×8的LED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16×64=1 024Hz,周期小于1ms。若使用行或列扫描,则频率必须大于16×8=128Hz,。由于所用实验板上提供有1 kHz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1 ms,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示。
2 硬件原理图
整个电路由五大部分组成:时钟计数模块GEL_CLK,存储汉字字模的ROM模块ROMZI,数据分配器模块MUX,移位模块YW及显示模块XIANSH-I。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CLK YW,T YW,T WORD,T SM。ROMZI模块是由QualtusⅡ中的LPM 1PORT ROM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SEL