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显示光电相关技术文章基于FPGA控制模块的大屏幕LED显示屏设计
引言
目前,市场上的中小规模LED显示系统,一般采用传统的单片机作为主控芯片。对LED大屏幕显示屏来说,由于数据传输量大,要求扫描速度快,而单片机内部的资源较少、运行速度较慢,难于满足系统要求。以FPGA作为控制器,一方面,FPGA采用软件编程实现硬件功能,速度较快;另一方面,它的引脚资源丰富,可扩展性强。因此,用单片FPGA和简单的外围电路就可以实现大屏幕LED显示屏的控制,无需另外设计汉字库,具有集成度高、稳定性好、设计灵活和效率高等优点。
1 系统总体结构
LED大屏幕显示系统由上位机(PC机)、单片机系统、FPGA控制器、LED显示屏的行列驱动电路等模块组成,如图1所示。上位机负责汉字、字符等数据的采集与发送。单片机系统与上位机之间以异步串行通信工作方式,通过串行端口从上位机获得已完成格式转换的待显示的图形点阵数据,并将其存入EEPROM存储器。之后通过FPGA控制器,将存储器的显示数据还原到LED显示屏。扫描控制电路采用可编程逻辑芯片CyclONeEP1C6,利用VHDL语言编程实现,采用1/16扫描方式,刷新频率在60Hz以上。本文着重介绍2561024的单色图文显示屏的FPGA控制模块。
2 LED显示屏基本工作原理
对大屏幕LED显示屏来说,列显示数据通常采用的是串行传输方式,行采用1/16的扫描方式。图2为1632点阵屏单元模块的基本结构,列驱动电路采用4个74HC595级联而成。在移位脉冲SRCLK的作用下,串行数据从74HC595的数据端口SER一位一位地输入,当一行的所有32列数据传送完后,输出锁存信号RCLK并选通行信号Y0,则第1行的各列数据就可按要求显示。
按同样的方法显示其余各行,当16行数据扫描一遍(即完成一个周期)后,再从第1行开始下一个周期的扫描。只要扫描的周期小于20ms,显示屏就不闪烁。