基于FPGA的LED显示屏同步控制系统的设计(2)

描述ｕＤ的特性有许多参数，这些参数之间的关系呈现非线性。因此，用特性曲线来描述这些关系，在工程应用中更具有使用价值。下面就以其主要的特性曲线作简单介绍。１．发光强度Ｊｖ与正向电流Ｊ，的关系曲线

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正向电流Ｉｆ（ｍＡ）

图１．３．１ｕＤ发光强度与正向电流的关系

图１．３．１中给出了由Ａ如ａＡｓＰＯＯ、ＢＱＰ㈣和Ｃ如ａＰ（ｚｌＩ旬）三种不同半导体材料制成的黄．绿、红ｕＤ器件的Ｊｖ与Ｊ，的关系曲线。从总体上看，ｆｖ是随着Ｊ，的增加而增加的，但是变化的规律有所不同

基于FPGA的LED显示屏同步控制系统的设计

第一章

２绪论伏安特性．

发光二极管的电流与电压之间的关系和其它电器组件一样，称为伏安特性。由于ｕｉＤ器件的主要功能是发光，因此正向特性十分重要，而反向特性意义不大，所以ＬＥＤ器件的伏安特性都是指它的正向特性。发光二极管的伏安特性与一般二极管基本相似．只是开始导通的正向电压较大ｔ大约在１．６ｖ＿３．Ｏｖ之间，视不同的半导体材料而定，如图１．３．２所示。

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ｏ，正向电压（、，）

图ｌ’３．２正向伏安特性曲线

当向ｕＤ器件施加正向电压时，流过器件的正向电流使其发光。因此Ｕ∞的驱动就是如何使它的ＰＮ结处于正向偏置，而且为了控制它的发光强度，还要解决它的正向电流的调节问题。具体的驱动方法分为直流驱动、恒流驱动和脉冲驱动等。

１．直流驱动

直流驱动是最简单的驱动方法。ｕＤ的工作点由电源电压ＶＯｃ，串联电阻Ｒ和ｕＤ器件

的伏安特性共同决定。这种驱动方式适合于ＬＥＤ器件较少，发光强度恒定的情况。例如公交车用于固定显示“ＸＸ路”字样的显示器。

２．恒流驱动

由于ｕ！Ｄ器件的正向特性较陡．加上器件的分散性．使得在同样电源电压和同样限流电

阻的情况下，各器件的正向电流并不相同，从而引起发光强度的差异。若对ＵＤ器件进行恒流驱动。只要恒流值相同，发光强度就比较接近。晶体管的输出特性具有恒流特性，所以可以用晶体管驱动ｕｍ，如图１－３所示。

ＶＣＣ

图１．３．３晶体管恒流驱动ＵＤ器件

３．脉冲驱动

利用人眼的视觉惰性，采用向ｕｍ器件重复通断电的方式使之点燃．就是脉冲驱动方式。

脉冲驱动的主要应用有两个方面：扫描驱动和占空比驱动。扫描驱动的主要目的是节约驱动器，简

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东南大学硕士学位论文

化电路。如Ｎ行ＬＥＤ共享一列资料，称其为ｌ小扫描方式，Ｎ常取４，８．１６，３２。一般室内屏常取Ｎ为１６，室外屏应用时，Ｎ一般为４。占空比控制的目的是调节器件的发光强度，用于图像显示中的灰度控制。

以上介绍的各种驱动，在实际应用中往往是组合在一起使用的。例如在图像显示屏的驱动电路中，即用到了扫描驱动，也用到占空比驱动，还用到了恒流驱动。

§１．４ＬＥＤ视频显示屏

图像显示是指那些具有灰度显示功能的系统．它所显示的图像更逼真。对于单色图像显示屏，就如同黑白电视机一样，其灰度控制产生单色的有深浅过渡的画面。对于多色（即Ｒ，Ｇ．Ｂ三色）显示屏，和彩色电视机一样，由于每一种基色的灰度级均可单独控制，因此可以得到从白到黑的各种不同颜色的组合，这时灰度级的控制可以取得深浅过渡的效果，还可以形成丰富的色彩。

在数字元化系统中，灰度控制能力的实现由灰度级表示。所谓灰度级就是可以控制的灰度等级的多少。例如能够控制１６个级别的灰度，它的灰度级就是１６。在数字电路中，用４ｂｉｔ二进制数来表示１６个不同的数。因此，用于灰度控制的ｂｉｔ数越多，能够产生的灰度级就越大，显示出来的画面就越细腻（当然还要配合上足够的点阵密度）。对于彩色显示屏来说，

每一基色的灰度级数目Ｇ确定之后，可以组合出的彩色总数是Ｇ３。通常在图像显示中，对于要求较高的系统，其（各色）灰度级取２５６（８ｂｉｔ）。在ｕ１Ｄ显示屏中，灰度级的控制就是对ＬＥＤ发光灯发光强度的控制。

由于蓝管价格的下降及ＬＥＤ显示屏控制技术的不断进步，视屏ｕ’Ｄ显示屏的市场需求也日益旺盛。视频ＩＪＩＤ显示屏能显示运动的，清晰的，全彩色的图像，但在控制技术上也提出很高的要求，重要的有：视频源信号的实时采集，视频资料的变换处理，视频数据的高速传输．显示屏的高速刷新及显示屏的稳定性和抗干扰等问题。

ＬＥＤ显示屏一般从机算机显卡、视频卡或ＤⅥ（Ｄｉｇｉ埝ｌⅥｓｕａｌ

ＤⅥ接口，在本论文的后面章节中将详细讨论。ｈ劬ｃｅ）接口获得数字视频信号。近来在视频ⅡＤ显示屏系统的设计中，越来越趋向于用ＤⅥ接口作为视频资料源。关于

同步控制系统如同Ｐｃ机和Ⅱ＇Ｄ显示屏中间的桥梁。也是ＬＥＤ图像显示屏系统设计的核心。视频卡上取得的数字视频信号对于常规的平板显示器（如ｕ卫、ＥＬ，ＰＤＰ等），只要对同步信号稍加处理就可直接驱动电路。由于ＬＥＤ显示系统为了减少驱动器．屏体背后的控制电路是分区扫描驱动的。这种视频信号无法直接使用，且为了实现ＬＥＤ显示屏灰度等级的控制，应该按ｕＤ显示屏驱动电路的要求和灰度级的要求对视频信号的格式进行重新组织和转换，同时也产生显示屏所需要的同步控制信号，这是同步控制系统完成的主要功能。

在本设计中，同步控制系统由插在计算机的Ｐａ槽内的数据采集发送卡和安装在屏体背后的数据处理驱动卡二块卡组成，二块卡之间的传输属于长线传输。通信采用Ｒｓ４２２、ＲＳ．４８５接口，Ｌ、，Ｄｓ，光纤，网络等。在本设计中是利用光纤来传送视频信号的。

由于传统的同步控制卡系统是用分立器件实现的，由于分立器件本身所具有的集成度低等特点，使得电路的性能和速度都不够理想。ＦＰＧＡ具有功能集成度高．在线可编程，开发周期短和投

基于FPGA的LED显示屏同步控制系统的设计

第一章绪论

资成本低等特点，在工业控制领域得到迅速发展。用ＦＰＧＡ（Ｆ：ｉｅｌｄＰ∞ｇｎｍａｂＩｅＧａｔｅｗａｙＡｍｙ现砀可编程门阵列）集成同步控制卡中的组合逻辑电路可以克服分立器件电路的不足。在本设计中，组合逻辑电路都在ＦＰＧＡ内实现。

屏体电路也就是显示驱动电路。由于ｕＤ的驱动电流相对较大，所以驱动电路应该尽量靠近ⅡＤ点阵模块。为此，～般都把行驱动器和列驱动器安装在屏体的背面。传统的显示驱动电路中的关键芯片采用７４ＨＣ５９５（图１．４．２）。以ｌ，１６扫描为例，显示驱动电路如图ｌ’４３。７４ＨＣ５９５具有串入并出的移位功能和并行锁存的功能，它可以有效解决资料串行传输和资料显示在时间上的矛盾问题，即采用重叠处理的方法，在显示本行各列资料的同时，准备下一列的资料。ｃＬＫ是移位元时钟，资料在时钟的控制下移位元元元进入７４ＨＣ５９５，当全行移到位之后，在锁存信号ｓＴＲ的控制下由７４Ｈｃ５９５的后台移入前台锁存。Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ信号是行扫描信号，可直接通过对ｓＴＲ信号计数得到，并通过４／１６译码器得到１６根行扫描线。ｏＥ信号是消影信号．它即可以选择控制列信号，也可以选择控制行信号。如果选择控制列信号。它可接７４Ｈｃ５９５的输出使能端Ｅ丰。因为，只有当Ｅ｝为低 …… 此处隐藏：2339字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……