大学毕业设计---基于fpga的led彩屏控制课程.doc

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1、综合课程设计题目（中文）彩色LED控制器的设计姓名刘秋香学号2011180324院（系）工学院电子系专业、年级2011级应用电子技术教育指导教师兰浩二○一五年一月摘要LED显示屏是由发光二极管点阵模块组成的大屏幕显示系统，可以动态显示文字、图像和视频等信息，其使用寿命长，可靠性高，功耗低，亮度高，色彩丰富，已在工业、交通、商业广告、信息发布、体育比赛等领域得到了广泛的应用。本文的研究对象为全彩色LED点阵显示屏控制器，提出了一个基于FPGA的软件和硬件结合的控制器实现方案。该控制器主要包括以太网接口模块、FPGA控制模块、DDR缓存模块和LED驱动电路模块。上位机软件将信息源（文字、图

2、像或视频）载入后将其通过网线发送到与其IP地址匹配的控制器。控制器上的以太网芯片将数据以帧形式传送到FPGA控制模块，该模块对接收的数据帧进行解码，并对图像数据进行γ反校正与位分离重组。DDRSDRAM的作用是为FPGA缓存数据。最终，待显示数据和控制信号被送到LED驱动电路，驱动LED屏进行显示。FPGA控制模块的设计是LED显示屏控制器设计的核心内容，其功能模块有：灰度级产生模块、DDR读写控制模块、扫描与驱动控制模块和时钟模块。灰度级产生模块用于产生256级灰度。DDR读写控制模块包括读地址产生模块、写地址产生模块和读写控制模块。读地址产生模块按照颜色和权重来产生读地址，写地址产

3、生模块按照颜色数据来产生灰度数据的存储目的地址，读写控制模块控制DDR存储器的读写操作。LED扫描与驱动控制模块产生驱动控制信号并将图像数据送到驱动电路。时钟模块为相关模块产生所需的时钟信号。本文对全彩色LED点阵显示屏控制器的总体设计方案以及各模块的硬/软件设计进行了详细阐述，测试结果表明，该设计实现灵活，效果较好。关键词：LED显示屏，全彩色，FPGA，DDR读写，扫描目录摘要2目录3第1章绪论41.1LED显示屏系统概述41.1.1LED显示屏发展回顾41.2FPGA及开发工具介绍61.3课题研究的目的、意义及主要研究内容8第2章LED器件基本原理及相关知识介绍92.1发光二级管

4、特性92.2LED器件的驱动方式102.3LED显示板的信号接口14第3章LED点阵显示屏控制器的软件设计16第4章总结与展望19参考文献20绪论1.1LED显示屏系统概述LED显示屏由若干个发光二极管点阵模块所组成的显示屏幕，相对其它显示媒介，它的使用寿命更长、可靠性更高、环境适应能力更强、性价比更高，是现代社会中主流的平板显示产品，广泛应用于图像和视频显示领域[1]。LED显示屏主要有两种：图文显示屏和视频显示屏。图文显示屏显示的信息主要以汉字、英文文本和简单图形为主；而视频显示屏采用了微型计算机进行控制，能够对各种播放信息，如文字、图像、视频进行实时、同步、清晰的播放。视频显示屏

5、还能显示二维、三维动画、录相、电视节目及一些色彩鲜艳的画面等，广泛应用在商场、宾馆、银行、建筑市场等公共场所[2]。1.1.1LED显示屏发展回顾根据LED显示屏的发展状况可以将LED显示屏的发展过程分成三个阶段：发展初期、快速发展时期和稳步发展时期。LED显示屏的发展初期是在1990年以前。那个时期，LED显示屏所用的材料受到限制，使得LED显示屏没能得到广泛的应用，LED显示屏主要靠通讯控制方式来控制，在客观上影响了显示效果[3]。虽然LED显示屏在其它国家应用较广，但在国内应用的却很少，产品主要以双基色红和绿为主，灰度等级只能做到单点4级，具有较高的产品成本。1990到1995年

6、期间，这是LED显示屏的快速发展时期。LED显示屏不管是在制造材料方面还是控制技术方面都取得了突破性的发展，视频控制技术也随之诞生，灰度等级通常为16级和64级。LED显示屏的稳步发展时期为1995年以后，出现了双基色灰度级为256的视频显示屏，之后又出现了由红、绿、蓝三原色LED所生产的全彩色LED显示屏，它的颜色非常丰富，图像清晰，画面逼真，这使得LED显示屏的应用领域越来越为广泛。1.1.2LED显示屏的分类LED显示屏按显示颜色可分为三类：1)单色显示屏系统该系统是指LED点阵只显示一种颜色，LED器件只有亮和灭两种状态，不存在灰度控制，故不能控制亮度。这种显示屏通常用于显示纯

7、文字信息。2)双基色显示屏系统该系统显示红绿两种颜色，能够进行灰度控制，画面显示较生动。3)全彩色显示屏系统该系统是由红、绿、蓝三种颜色的LED点阵组成，它的显示颜色非常丰富，画面生动而逼真，显示屏能接收视频信号并且可以显示出全彩色的运动图像[4][5]。按照控制方式，可把显示屏分为两类：1)异步显示屏系统异步显示屏系统是指LED显示屏自身就可以存储图像数据并且能对该图像进行自动播放。首先在计算机上编辑好文字或图片信息，通过计算机将数据和命令经