& & 本系统采用AT89C52作控制器，整个主要由单片机控制及其接口电路、驱动显示电路、电路等部分组成。为了简化显示屏电路，降低成本，本系统在单片机部分不加字库。而在PC机上编辑汉字和字符显示信息，并将其转换为相应的点阵显示数据，然后通过串口(采用RS－232通信标准)送给单片机存储并进行显示处理。图1所示为其硬件系统原理图。
& & 1．1 单片机控制电路
& & 本系统由AT89C52构成单片机最小应用系统．同时配有11．0592 M和按键复位电路等。系统外扩的一片Flash存储器29F040为数据存储器，可用来存储由PC机串口送来的点阵信息(通过软件将图像或文字转换成与LED显示屏的相对应的点阵信息)。该Flash存储器是一种非易失性存储器，它在供电关闭后仍能保持片内信息。由于29F040的容量为512 KB(该芯片内部由8个64 Kbyte的读写块组成，可分块进行读、写和擦除等操作)，而AT89C52只能管理64KB的数据空间，所以，需将29F040分成8页，每页64KB。其页码可由单片机的P3．2~P3．4来选择。另外，采用MAX232可完成RS232与TTL的转换，以便使PC机与单片机交换信息。
& & 1．2 16x64点阵显示器的设计
& & 图2是一种8x8的LED点阵单色行共阳模块的内部结构图，其单点工作Uf为1．8 V，正向IF为8~10 mA。当某一行线为高电平而某一列线为低时，其行列交叉的点就被点亮；而当其某一列线为高时，其行列交叉的点为暗；当某一行线为低电平时，无论列线如何，对应这一行的点全部为暗。
& & 用四个8x8点阵显示可构成16x16点阵显示器，其连接方法如图3所示。图中，将(A)和(B)的8列、(C)和(D)的8列分别对应相连，同时将(A)和(C)的8行、 (B)和(D)的8行分别对应相连。即可形成一个16行(每一行有16个LED)、16列(每一列也有16个LED)的16x16点阵显示器，可将这256个点称为一页，这样，显示字符时。只要对一页中对应的亮灭进行控制即可。
& & 如果需要，也可以把4个16x16点阵显示器相连从而构成16x64的点阵显示器。
& & 2 LED点阵显示器的扫描驱动
& & LED显示屏驱动电路的设计应与所用控制系统相配合。驱动通常分为动态扫描型及静态锁存型驱动二大类。本文以动态扫描型驱动电路的设计为例来进行分析。动态扫描型驱动方式是指显示屏上的16行共用一组列驱动寄存器，然后通过行驱动管的分时工作，来使每行LED的点亮时间占总时间的1／16。只要每行的刷新速率大于50 Hz，利用人眼的视觉暂留效应，人们就可以看到一幅完整的文字或画面。
& & AT89S52单片机有四个I／O口(P0、P1、P2、P3)，每个I／O口有8位，如果都采用并行输出，显然不能满足要求，因此，本设计中的行扫描驱动采用并口输出，而场扫描驱动采用串口输出。
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基于FPGA的点阵LED显示屏控制器的设计
【大比特导读】LED屏幕在现代信息化的社会里应用越来越广泛，而它的灵魂是其内部的控制器。传统的LED控制器绝大部分是基于单片机设计的，这种控制器在控制单色或双色点阵是足够的，但是使用它来控制多彩色的LED屏和高分辨率的LED屏，是非常困难的。为解决这一问题，本文提出了一种基于FPGA的LED点阵屏的控制器设计。
3 系统创新点
本系统主要实现控制字符、图像及视频信息在点阵屏上显示。在主处理器上，没有采用传统的单片机，而采用FPGA器件，主要有以下原因：
第一、在处理速度上FPGA比传统的高很多。单片机是靠执行指令来完成各种功能的。由于单片机执行指令方式是排队式串行，所以不论工作时钟频率多高或是指令时序多好，它的工作速度都不可能很高。而FPGA输入引脚的电平和输出引脚的初始电平是可预先设定的，在开机的一瞬间就能达到预定好了的电平，状态很明确。各逻辑宏单元和逻辑块的输入信号也只需几纳秒到几十纳秒就能反映到输出端，信号传输效率非常高，适合在高速采样的场合中应用，如可以用以处理视频信号，使的LED屏显示视频信息等。
第二、可编程逻辑宏单元和逻辑块是封装在同一芯片内，它们之间的相互连线属于内部走线，受外界干扰的影响非常小，电磁兼容性(EMC)很好。
第三、FPGA的另一个最大的优点是：可现场编程。当设计的产品需要更新升级，而这升级过程中又涉及到内部逻辑关系的改变时，使用FPGA设计的控制器则不需要更改原有的电路，而只需用图形语言程序或硬件描述语言程序来改变电路，编译综合生产新的下载文件，下载到FPGA器件即可，非常方便，这大大缩短了产品的开发周期和成本。
近些年，FPGA的发展非常迅速，它的集成度越来越高，速度也越来越快，但价格却越来越低，这将使得更平民化，本设计的成本也将随之降低。另外，在这个信息传媒时代，LED显示是个不可缺少的媒介，它的应用非常广泛。例如在各大城市里，我们经常会看到很多高楼外墙上的巨大的视频广告显示屏;春晚舞台后面的巨大显示屏以及很多街道上的店面门前的滚动显示促销活动的广告显示屏等等，这些都是用LED点阵制作的。随着信息技术的不断发展，LED大屏显示器的成本将越来越低，随着LED显示器的推广使用，LED大屏显示控制器很有应用前景。
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20:34:17&&&来源:21IC &&
1.引言随着信息时代高新技术的飞速发展，人们对及时获取并显示各类信息的欲望日益强烈，对传播媒体的要求也越来越高.而LED显示屏以亮度高.功耗小.视角广.故障率低.组合灵活.使用寿命长.显示内容多样.显示方式丰富等优点，成为多个领域信息显示的重要媒体之一.但是，由于目前LED显示屏种类繁多，国内.国际LED显示屏生产厂家很多，多数公司没有实行标准化生产，还是按着订单生产，导致不同厂家以及同一产品不同批次之间的差异较大.给LED显示屏的安装.检测.维修带来一定的麻烦，所以，为了能实时掌握LED显示屏的相关特性，设计一种能自动识别LED显示屏模组特性的智能系统是必要的.本文介绍的是一个以Altera公司的EP2C8Q208C8为核心器件和一个转接板组成的LED测试系统，该系统支持几种常见的LED显示屏接口(08,12).该系统通过产生横线.竖线.斜线.红色.绿色.蓝色等不同图案，来检测显示屏模组的扫描方式和走线方式，及L E D是否有坏点，方便显示屏的安装和维修.2.LED显示屏模组的原理LED是发光二极管(Light Emitting diode)的英文缩写，早期的L E D产品是单个的发光管，随着数字化设备的出现，LED数码管和字符管得到了广泛的应用，而LED点阵模块的出现，更是适应了信息化社会发展的需要，成为大众传媒的重要工具，应用领域广泛.为了适应各种场合的需要，LED点阵模块的LED发光灯的个数.排列方式等各不相同.典型的LED点阵模块有4*4.8*8.16*16等多种结构形式，如图1所示为8*8的LED点阵模块结构图.&&从图1看，该点阵模块需要64个LED发光灯，且每个发光灯都置于行列的交叉点处，按着行共阳极.列共阴极的结构排列，如果需要点亮某个LED发光灯，只需将它所在的行置为高电平，所在的列置为低电平即可.LED显示屏模组的驱动方法主要有两种：扫描型和锁存型.扫描型是指LED显示屏上的16行，8行或4行等若干行LED共用一行驱动寄存器，一般分别称为1/16扫，1/8扫和1/4扫.对应这几种扫描方式，有相应的走线方式与之呼应，为了方便描述，用统一的特征码表示：xx-Pyy-[aa-bb],方括号表示可以重复多次，如图2为相应代码的解释.1/16扫描的模组可以简单的描述成16-P16,一路数据带16行.1/8扫描的模组有三种走线方式：8-P8.8-P16-8上蛇形和下蛇形.1/4扫描的模组有六种走线方式：4-P4.4-P8-8上蛇形和下蛇形.4-P16-8上蛇形和下蛇形.4-P16-8-8-16.如图3为1/8扫描方式8-P16-8上蛇形走线方式的图解.锁存型是指显示屏上的每一个LED灯都有一个独立的驱动寄存器，与扫描型一样，锁存型也有对应的走线方式与之呼应，典型的有1-P16-16.1-P8-1-4-4和1-P8-4-4-16,如图4为静态扫描方式1-P8-1-4走线方式图解，图5为静态扫描方式1-P8-4-4-16走线方式图解.&&&&&&&3.硬件部分设计本论文采用FPGA作为主控芯片，具有丰富的基本可编程逻辑单元.布局布线资源.I/O引脚.运行速度快等优点，能完成比较复杂的设计.为了能够测试常用的几种接口(08.12)的LED显示屏模组，本系统设计了一块转接板.如图6所示为LED显示屏模组测试系统的硬件框图.&&本硬件系统包括两个部分：主控卡和转接卡.主控卡的核心器件FPGA选用Altera公司生产的EP2C8Q208C8,该器件寄存器资源丰富，可以实现大量数据的产生.通过使用VerilogHDL语言对其编程，产生LED显示屏驱动电路所需的各种时序信号.电源.晶振.按键等都属于该FPGA的外围电路，电源通过连接12V的外接电源，通过电源芯片转换成1.2V,3.3V和1.8V,以满足FPGA所需的各种电压需求.晶振采用50MHZ的频率，按键主要包括复位和电源开关按键，主控卡上的两排排针，用于与转接板对接.它们一起组成主控卡部分.转接卡主要包括74HC245.各种接口对应的插针.各种按键和LED指示灯等器件.74HC245主要作用是放大从主控卡接收到的各种驱动信号，并分配给相应接口(08.12)的引脚.各种接口对应的插针用于与LED显示屏引出的接口对接.按键用于显示方式.颜色.扫描方式和走线方式的切
编辑：探路者
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