基于51單片機和可編程邏輯器件實現LED顯示屏的硬件設計

2.3 LED顯示驅動時序信號的產生

CPLD 與LED點陣的驅動電路接口如圖 所示，其中：CS為3-8譯碼器片選信號；OE為BMI5026輸出使能信號，控制LED點陣是否能被點亮；LE為驅動芯片數據鎖存信號；sck為移位脈沖，將CPLD串行輸出的紅綠數據串行移入MBI5026（移位寄存器）；A-D為雙3-8譯碼器構成的4-16譯碼器的數據輸入，實現顯示行選通控制； sdr為紅數據信號線；sdb為綠數據信號線。

其工作過程為：S3狀態，sck脈沖置0，sdr和sdb分別輸出一位數據；S4狀態時，sck置 1，紅和綠數據分別移入相應移位寄存器BMI5026，若不足8位時，返回S3狀態，若不足一行時，返回S1狀態，讀下一個字節，若完成一行數據移位過程，則轉S5狀態；S5狀態時，置le為0，將BMI5026的緩沖寄存中一個顯示行的點陣數據送輸出寄存器，同時置cs1有效，控制第hcnt行的點陣顯示，然后判斷一屏內容是否顯示完成，返回s1狀態。圖4為完整的有限狀態機的狀態圖。

下面給出LED顯示屏體驅動時序信號對應的Verilog HDL程序代碼：

s3: begin
sck=1'b0;
sdr= SDA color[0];
sdb= SDC color[1];
OE=1'b1; CE=1'b1;
state=s4;
end
s4: begin // 移位輸出到LED顯示屏
sck = 1'b1;
shcnt = shcnt +1'b1;
if (shcnt = = 0)
begin
addr=addr+1'b1; //讀完一個字節地址記數器加1
byte=byte+8'b1;
if(byte= = nrow)// 如果讀完一行數據
begin
oe1=1'b1;//關LED顯示
cs=1'b1;
le=1'b0;//驅動芯片寫入數據
byte = 8'b0;
state=s5;//讀完一行數據則顯示
end
else state=s1;
end
else state=s3; //當前字節移位輸出
end
s5: begin
sck=1'b0;
le=1'b0;
counter=hcnt;
OE=1'b1;
CE=1'b0;
if(addr = = nscreen)
addr=0;
oe1=1'b0;
cs=1'b0;
state =s1;
end

4系統測試及仿真

系統的開發調試環境是：單片機部分在KeilC51下調試，CPLD部分在Maxplus10下調試。LED顯示屏的掃描控制模塊的Verilog HDL源程序編寫完成后，在ALTERA公司Maxplus10可以先進行軟件仿真，以觀察各信號是否符合硬件電路所需的時序要求。圖5為掃描模塊 CLPD仿真結果，符合設計要求。通過JTAG接口下載到ATF1508AS后，系統工作正常。

5 結束語

基于Verilog HDL實現的LED顯示屏掃描控制模塊，應用于我們開發LED大屏幕電子信息顯示屏系統，簡化了系統結構，提高性了性價比。該LED顯示屏在實際應用中具有良好的顯示效果，畫面清晰、性能穩定，已經在學校的多個部門得到應用。