基于FPGA的LED点阵书写屏系统的程序设计

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1、EquipmentManufactringTechnologyNo.5，2010基于FPGA的LED点阵书写屏系统的程序设计苏莉萍（广西机电职业技术学院电气系，广西南宁530007）摘要：给出了基于Altera公司CycloneII系列EP2C5T144FPGA芯片设计的LED点阵书写显示屏基本原理与程序实现方案。关键词：FPGA；LED；光电笔；触摸屏中图分类号：TN873文献标识码：A文章编号：1672-545X（2010）05-0084-03近年来，在数字系统设计中逐步采用了数字系统设计自1系统结构动化（EDA，ElectronicDesignAutomation）技术。该技术借助计算机

2、在图形、数据及语言处理方面的强大功能，利用计算机来本系统核心部分选用基于Altera公司CycloneII系列辅助完成数字系统的设计，较原来传统数字系统设计技术有EP2C5T144芯片的核心板，负责控制LED点阵屏的驱动，并了突破性的发展。通过核心板I/O扩展键盘选择按钮、光电笔和LED数码管。其中核心板部分的顶层设计图如图1所示。可以看出，系统由本文采用EDA技术，用EP2C5T144FPGA芯片设计了FPGA中的扫描控制模块、只读存储器ROM和FPGA外面的LED点阵书写显示屏系统，在LED屏上实现点亮、划亮、反LED点阵显示模块、功能模块构成。显、整屏擦除、笔画擦除、写多字等触摸屏实现的

3、功能。系统利用FPGA内部的物理资源，将只读存储器ROM和主要功能模2扫描控制模块块设计在FPGA内部。充分显示了EDA技术设计的灵活性，同时也大大提高了系统的集成度和稳定性。本文系统的LED点阵模块如图2所示，由32×32=1024scanningOUTPUTNPUTen_154[1..0]clkclken_154[1..0]OUTPUTy_scan_cantrVCCdata_154[7..0]scan_enx_scan[7..0]OUTPUTy_scan[31..0]y_out[31..0]y_data[31..0]y_scan[31..0]data[0..0]x_coordinate[4

4、..0]y_coordinate[4..0]inst1instledxianshiram_4OUTPUTclkseg7[7..0]clkseg_endata[9..0]OUTPUTdig7[7..0]INPUTNOTpanpanscan_enseg_enVCCinst2key[7..0]poit_coordinate[9..0]keydata[2..0]INPUTx_coordinate[4..0]to_seg[2..0]key[7..0]VCCy_coordinate[4..0]q[0..0]inst4inst3图1核心板顶层设计图个LED发光二极管组成。（1）LED点阵屏及驱动电路。32×

5、32LED点阵屏由16块8×8LED点阵拼接而成。每一块点阵都有8行8列，因此总3模块分析共有32根行控制线和32根列控制线。在LED点阵驱动电路中，行驱动采用2片4线/16线译码器74HC154，该芯片使能电路主要分为LED驱动电路、光电笔、模式与坐标显示板允许的情况下，芯片根据输入端A0～A3的不同，输出端Y0～等部分。Y15中的一个输出低电平。选用2片74HC154仅占用10个收稿日期：2010-02-22作者简介：苏莉萍（1981—），女（壮族），广西南宁人，讲师，工程师，工程硕士，主要研究方向为FPGA、数字通信。84《装备制造技术》2010年第5期FPGA的I/O口，节省了I/O口

6、资源。列驱动使用FPGA的32个I/O外加三极管TIP127直接驱动，当TIP127的基极控制电压为低时，TIP127导通，电源通过发射极、集电极后输出高电平驱动点阵相应的列，TIP127基极最大电流为5A，可以承受点阵屏全亮时的电流，并且支持多个点阵屏的级联。（2）光电笔。光敏二极管和Rp1组成分压电路，当没有光照时，反向接在电路里的光敏二极管内阻非常大，三极管基极为高电平，三极管导通，集电极电压减小，经过运放之后，输出图3系统测试图高电平；当有光照时，运放输出端输出低电平。调节Rp1可调节灵敏度，调节Rp2可以调节运放的放大倍数。光电笔检测电（3）模式与坐标显示模块。手写屏模式与坐标显示模

7、块，路如图2所示。用于显示光电笔在屏幕上的X和Y坐标（原点坐标按要求定义为屏幕右上角LED点）、休眠的定时时间，以及当前的工作VCC模式（点亮、划亮等7个模式），显示模块采用了8位数码管显示，因此保留了FPGA的16个I/O口作为该模块数码管的段R6RP2RP1U1选控制线和位选控制线。当三极管基极电压为低时，三极管导R2IN-V+VCC通，相应的数码管位被选通，考虑到FPGA的I/O口输出的高I