30号刘源 ARM系统在LED显示屏中的应用

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1、湖南文理学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：建筑智能10102班学号（30）学生姓名：刘源指导教师：梅英（老师）完成时间：2013年7月1日报告成绩：评阅意见：评阅教师日期2013.7.5湖南文理学院制目录第一章设计要求2第二章设计作用目的2第三章LED显示屏的工作原理33.1LED工作原理33.2LED器件的驱动原理43.3LED显示技术的基本原理6第四章LED彩屏显示设计方案12第五章LED彩屏显示系统的硬件设计125.1ARM芯片简介及硬件电路设计125.2CPLD技术简介及硬件电路设计19第六章LED彩屏显示系统的软件设计206.

2、1ARM的软件设计206.2扫描驱动电路的CPLD软件设计22第七章系统仿真及调试24第八章心得体会25参考文献26附录1系统原理图27附录2系统程序2832按照样本，不分章节，只有要点，精简内容。图不清楚，重新画！ARM系统在LED显示屏中的应用第一章设计要求随着科技的日益进步，基于LED现实屏的研究也越来越深，同时，人们的生活水平也越来越高，这样，也对LED方面就提出了更高的要求。用LED器件组成电子显示屏，不但色彩绚丽而且其制作尺寸几乎不受限制，可以达到几十甚至几百平方米以上，可应用于室内外各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等信息，具有

3、较强的广告渲染力和震撼力，美化和丰富了人们的生活环境。传统LED显示系统的控制以单片机为核心，功能较为简单，当需要进行数据处理时，单片机的处理能力就更显不足，不能满足LED显示屏发展的需要。本文将介绍一种基于ARM和CPLD控制平台的LED全彩色显示屏控制系统。论文首先介绍了LED显示技术和系现实原理，然后从硬件和软件两个方面，分别详细介绍了系统硬件的设计和软件的设计，最终实现预期功能。第二章设计作用目的32随着半导体技术的进一步发展及大规模集成电路的广泛应用，可编程逻辑器件来完成电路功能，不仅能够满足LED大屏幕系统高速图像数据传输对速度的要求，改善了电

4、路性能，而且增加了电路设计的灵活性，设计中可以根据实际应用的需求灵活修改相应硬件描述语言程序，而不需要修改电路硬件设计，缩短了设计周期，降低了成本。同时，采用基于ARM核的新一代32位微处理器，解决了系统的运行速度、寻址能力和功耗等问题，可以支持更大可视区域的稳定显示，可以存储更多的显示内容。基于以上优点，本文将采用ARM和CPLD相结合的方法来共同完成LED彩屏的显示系统设计，功能包括：1）该显示屏控制器必须支持一般显示屏所需的与上位机实时通讯和全部显示功能，如左移、上移、下移、左卷帘、右卷帘、左百叶窗、右百叶窗等功能。显示的内容包括实时时间、日期、汉字

5、公告以及视频动画等。2）实现上位机和下位机的通讯和同步，使其通过上位机对LED显示屏包括诸如显示内容、显示方式、中文图形字库和控制软件进行在线更新升级的远程控制。3）按设定的显示效果显示图像(如:左右移动，上下移动，收缩显示，雪花显示，单字显示等)，可以设定并显示时间(年/月/日，时/分/秒)，可以显示环境温度，能够向LED屏发出色彩和灰度控制信号及行列控制信号等。4）实现对彩色LED的亮度、灰度的控制和调节。第三章LED显示屏的工作原理3.1LED工作原理3.1.1LED发光的基本原理发光二极管(LightingEmittingDiode)，是一种把电能

6、变成光能的特种器件，当电流如图1所示通过它的时候，可以产生可视的光。32图1二极管工作原理发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统构成。我们知道，发光是一种能量转化现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态;当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时，能量差以光的形式辐射出来，就会产生发光现象。当在PN结上加以正向电压之后，P区的空穴注入至N区，N区的电子注入至P区，相互注入的电子与空穴相遇后即产生复合，这些少数载流子在结的注入和复合中产生辐射而发光。它是自发辐射发光，不需要较高的注入电流产生粒子数反转分布，也不需要光学谐振

7、腔，发射的是非相干光。3.2LED器件的驱动原理从LED器件的特性可知道，当向LED器件施加正向电压时，流过器件的正向电流使其发光。因此LED的驱动就是如何使它的PN结处于正偏置，而且为了控制(调节)它的发光强度，还要解决正向电流的调节问题。具体的驱动方法可以分为直流驱动、恒流驱动、脉冲驱动和扫描驱动等。3.2.1直流驱动直流驱动是最简单的驱动方法，就是通过稳定电源，经限流电阻为发光二极管LED提供电流的方法。连接时令LED的阴极接电源的负极方向，阳极接正极方向。这种驱动方式虽然简单，但是不能在LED显示屏上使用。这是由于LED正向特性陡峭，加上元件参数的

8、分散性，即使相同的电源，相同的限流电阻，每个LED的正向电流也不尽