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《基于fpga的led點(diǎn)陣顯示屏的設(shè)計(jì)_學(xué)士學(xué)位論文》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文緒論1.1研究意義作為大型平板顯示設(shè)備的一種,LED顯示屏以其使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低、功耗低等特點(diǎn)在顯示領(lǐng)域占有重要的位置。特別在近年,帶有紅、綠、藍(lán)三基色以及灰度顯示效果的全彩LED顯示屏,以其豐富多彩的顯示效果而倍受業(yè)界關(guān)注,成為LED顯示屏市場近年增長幅度比較大的產(chǎn)品。壽命、單位面積亮度、三基色的偏差程度、點(diǎn)距、對(duì)比度、灰度等級(jí)(包括灰度級(jí)數(shù)和線性度)、掃描頻率等指標(biāo)性能是衡量或橫向比較大型顯示設(shè)備好壞的標(biāo)準(zhǔn)。而這些指標(biāo)性能的優(yōu)劣,很大程度上決定于掃描控制器的性能。因此對(duì)大屏幕全彩LED顯示掃描控制方法的研究有著重要的意義。隨著顯
2、示屏尺寸的擴(kuò)大、亮度要求的增加,數(shù)據(jù)傳輸和控制的時(shí)間也會(huì)增加,如果仍然采用單片機(jī)作為控制器,將會(huì)影響顯示效果,嚴(yán)重時(shí)可能無法正常工作,然而,這時(shí)若采用可編程邏輯器件作為控制器,則可解決這一難題。一方面,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)工藝的提高,器件的性能大有很大的提高,出現(xiàn)了高性能的現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA),F(xiàn)PGA具有處理速度高、可靠性高、高容量和集成度高等特點(diǎn),在大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用FPGA可以滿足現(xiàn)在的LED大屏幕系統(tǒng)對(duì)于處理視頻數(shù)據(jù)的高速要求,同時(shí)改善電路的性能,縮小系統(tǒng)的體積。設(shè)計(jì)中使用硬件描述語言進(jìn)行電路設(shè)計(jì),可以隨時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行修改,而
3、不必對(duì)硬件進(jìn)行修改,它使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試非常方便,大大的縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,降低了開發(fā)成本,也方便以后的系統(tǒng)升級(jí)。1.2研究現(xiàn)狀72南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文LED照明發(fā)展非常迅速,年增長率超過60%,隨著LED發(fā)光效率的不斷提升,封裝技術(shù)不斷改進(jìn),驅(qū)動(dòng)陸能和壽命的增加,LED照明技術(shù)在未來5年內(nèi)會(huì)逐漸進(jìn)入千家萬戶。在世界各國環(huán)保議題日漸重視的趨勢下,LED照明產(chǎn)業(yè)將扮演極重要的角色,其主要應(yīng)用在于室內(nèi)、室外照明以及街燈等高功率產(chǎn)品。據(jù)悉,2009年全球照明市場約1219億美元,LED僅占0.5%,顯見其未來潛力之可觀。其中,以亞太地區(qū)的市場規(guī)模為最大、約占全
4、球33.7%之比例,居次為北美的30.1%和歐洲之27.4%。以應(yīng)用產(chǎn)品來討論,戶外照明約占12%,則具有相當(dāng)大的成長空間,尤其以占有全球38%戶外照明的中國市場為最。此外,值得關(guān)注的部分是受政府政策及推廣影響較為直接且快速的街燈應(yīng)用可望成為照明產(chǎn)業(yè)中快速成長的第一棒。預(yù)估在歐美優(yōu)先領(lǐng)起的趨勢中,2010年全球可達(dá)到450萬盞LED街燈的水平,并且承于國際加緊節(jié)能減碳的腳步,一但路燈標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格普及,中國市場可望占有世界50%以上的規(guī)模。LED驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在兩個(gè)方面:第一,離線式高功率因數(shù)校正可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器可替代鹵素?zé)?、白熾燈和熒光燈;第二,LED驅(qū)動(dòng)
5、器能高效替代低壓鹵素?zé)?。以上兩種應(yīng)用需要為LED提供電能及熱能保護(hù),以增加其耐用性。其他發(fā)展趨勢還包括優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器以提供最佳功效,并非將電流最大化。基于FPGA芯片控制全彩LED大屏幕圖像顯示系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展,各種數(shù)字顯示屏也隨即涌現(xiàn)出來有LED、LCD、DLP等,各種數(shù)字大屏幕的控制系統(tǒng)多種多樣,有用ARM+FPGA脫機(jī)控制系統(tǒng),也有用PC+DVI接口解碼芯片+FPGA芯片聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)。盡管大尺寸液晶顯示在未來的幾年還有相當(dāng)大的市場份額,但針對(duì)大尺寸直下式背光源的驅(qū)動(dòng)和控制芯片的開發(fā)才剛剛有幾年的歷史。針對(duì)LED背光源的特點(diǎn),可以將復(fù)雜的控制
6、技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)融合到背光源技術(shù)中,目前的做法是采用FPGA,各家均有不同的算法和控制方法。隨著背光技術(shù)和數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展,背光的控制算法及驅(qū)動(dòng)方法的規(guī)范化,為了降低成本,將背光控制單元、屏顯控制和電視的機(jī)芯微處理器由一個(gè)微處理器統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)將是一種技術(shù)趨勢[13][14]。目前,美國和中國臺(tái)灣地區(qū)邏輯電路設(shè)計(jì)和制造廠家大都以VerilogHDL為主,中國大陸地區(qū)目前學(xué)習(xí)使用VerilogHDL已經(jīng)超過VHDL。從使用的角度看,對(duì)于集成電路(ASIC)設(shè)計(jì)人員來說,多是掌握verilog,因?yàn)樵贗C設(shè)計(jì)領(lǐng)域,90%以上的公司都是采用verilog進(jìn)行IC設(shè)計(jì)。
7、而對(duì)于PLD/FPGA設(shè)計(jì)者而言,兩種語言沒有太大差別。1.3研究內(nèi)容本課題為基于Altera公司FPGA芯片的電子顯示屏的研究,配備相應(yīng)的PC機(jī)軟件,可實(shí)現(xiàn)合攏、開簾、上下左右移動(dòng)等顯示形式,并可顯示時(shí)鐘。具體內(nèi)容:1.FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì);2.顯示接口電路的設(shè)計(jì);3.時(shí)鐘接口電路的設(shè)計(jì);4.FPGA系統(tǒng)與PC機(jī)通訊接口(RS232)的設(shè)計(jì)。72南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第二章系統(tǒng)組成及工作原理2.1系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)要求使用Altera公司的FPGA芯片完成32*16點(diǎn)陣式LED點(diǎn)陣顯示屏的顯示,配備相應(yīng)的PC機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信,下位機(jī)實(shí)現(xiàn)合攏、開簾、
8、上下左右移動(dòng)等顯示形式,并可顯示時(shí)鐘。