基于FPGA的大型LED顯示屏系統設計

　　LED顯示板的面積很大，它的正面由LED 顯示塊級聯而成，背面是驅動電路。由于LED的驅動電流相對較大，驅動電路應盡量和LED點陣模塊靠近。因此行列驅動器一般都安裝在屏體的背面。LED顯示板的驅動電路中采用了74HC595芯片，是硅結構的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，具有8位串入并出的移位、并行鎖存和三態輸出功能。移位寄存器和鎖存器使用獨立的時鐘，數據SDATA 在SCLK的上升沿輸入移位寄存器，在LT的上升沿進入的鎖存器中去。當使能信號OE為低電平時，鎖存器的數據輸出到LED.74HC595芯片可以解決數據顯示和數據串行傳輸在時間上的沖突問題，在顯示1行各列數據的同時，可以準備下1列的LED數據。以1/16行掃描為例，LED顯示板的驅動電路如圖5所示。

　　CLK是移位寄存器時鐘，每個脈沖將引起1位數據移入74HC595中，當1行的數據全部移完后，鎖存信號LT控制數據從74HC595的寄存器移入鎖存器。A、B、C、D是行掃描信號，其中A是最低位，通過4/16譯碼器控制LED屏的行掃描。OE是消影信號，它可以選擇控制行信號或列信號，用于LED點陣是否能被點亮和控制整屏的亮度。如果OE控制列信號，它接74HC595芯片的OE端，因為只有當OE為低電平時74HC595的輸出才有效，否則輸出三態。如果OE控制行信號，它接到4/16譯碼器的使能端，低電平時行掃描不起作用。

圖5 LED顯示板的驅動電路

　　3 系統軟件設計

　　整個系統的軟件包括2部分：上位機應用軟件和嵌入制單元軟件。上位機軟件編輯在LED顯示屏上顯示的數息，并實現與下位機的通信；嵌入式控制單元軟件實現了接收和存儲、數據輸出和圖像顯示方式變換，從而實現LED屏的控制。

　　3.1上位機應用軟件

　　上位機應用軟件用Visual C++編寫，主要實現顯示的編輯與通訊的功能。該軟件運行于WindowsXP環境中，方便用戶使用。完成的功能有：（1）對顯示信息進行編輯、修改功能，也可以直接調用Windows中的256色畫圖文件（*.bmp）；（2）在上位機上對顯示的內容進行預覽，以保證有較好的顯示效果；（3）依照上位機與I2C接口模塊的協議，將信息傳輸給系統以I2C接口模塊，從而實現顯示數據的更新。

　　3.2嵌入式控制單元的軟件

　　嵌入式控制單元的軟件實現以下3大功能：數據接收和存儲、數據輸出和圖像顯示方式變換。（1）依照顯示屏與上位機之間的通訊協議，與上位機進行通訊，接收顯示數據，存入Flash存儲器。（2）將待顯示的數據從Flash存儲器中取出，對數據進行處理，實現上移、下移、左移、右移等豐富多彩的圖像顯示效果。（3）通過SPI接口將數據傳輸給掃描控制模塊，FPGA通過串并轉換等將數據轉換成適合LED屏驅動電路格式的數據，然后傳到LED屏幕上顯示出來，仿真如圖6,7所示。

圖6 軟件模擬顯示效果

圖7 LED顯示屏實際顯示效果

　　4 結語

　　與傳統的基于單片機的LED屏控制系統相比較，該系統在不增加系統成本的情況下，可支持256灰度級的全彩圖文信息的顯示，可以播放全彩動畫；可存儲較大容量的數據（64MB）；通過I2C接口快速傳輸數據，為顯示區域較大、顯示內容切換頻繁的大屏幕LED顯示控制系統提供良好的解決方案。

上一頁 1 2 3 下一頁