显示/光电技术中的用CPLD设计LED显示屏控制电路

引言 　　近年来，随着计算机技术和集成电路技术的飞速发展，得到广泛应用的大屏幕显示系统当属视频LED显示系统。在LED显示技术中，由于红色、绿色发光二极管的亮度、光效色差等性能也得到了很大的提高，加之计算机多媒体制作软件的发展，现在伪彩视频LED显示系统的制造成本大大降低，应用领域不断增加。这种伪彩色视频LED显示系统采用了计算机多媒体技术，全同步动态显示视频图像，图像清晰，亮度高，无拼缝，每种颜色的视频灰度等级已经由早期的16级灰度上升现在的256灰度，随着大规模集成电路和专用元器件的发展，256级灰度的全彩色视频LED显示系统随时都可能实现。 　　LED电子显示技术发展迅速，已成为当今 LED显示屏作为一种重要的大屏幕显示系统，近年来随着计算机技术与集成电路技术的进步，其应用范围日益广泛。伪彩视频LED显示系统采用计算机多媒体技术，能够实现全同步动态显示视频图像，具有高亮度、高清晰度和无缝拼接的特点。随着技术发展，视频灰度等级已提升至256级，为全彩色视频LED显示系统的实现奠定了基础。 本文重点介绍了使用CPLD（复杂可编程逻辑器件）M4A5-128P64-10VC设计LED显示屏控制电路的方法。LED显示屏的基本构成是点阵结构单元，通常由多个8×8点阵的LED显示模块组成，通过多个显示驱动板拼接形成大面积显示屏。显示屏包含计算机视频采集电路、控制电路、驱动电路以及电源部分。点阵结构的像素节距为7.62mm，水平方向可达1024点，垂直方向可达768点，提供红、绿两种基色，每基色具有256级灰度。 LED显示屏的特点在于采用点阵与计算机显示器屏幕相映射的方式显示图像，每一个LED点阵单元对应计算机屏幕的一个像素点。通过捕捉计算机屏幕上的图像信息，分解成红、绿、蓝三种颜色信号，经过系统处理后驱动相应的发光二极管，实现颜色混色，从而在LED屏幕上重现计算机屏幕的内容。 在LED显示屏的驱动原理中，一般采用刷新式驱动，对每一块LED显示驱动单元进行列向数据锁存，并行行扫描。设计中，利用74HC595芯片构建4:16线行译码器，提供扫描所需的行信号，并作为串行移位寄存器，将串行数据转换为并行输出。同时，还需要一个时序控制电路来协调这些操作，确保数据正确传输和扫描的同步。 为了实现这一控制电路，文章中提到使用了Lattice公司的CPLD器件M4A5-128P64-10VC。该器件拥有128个宏单元和64个I/O引脚，可以通过ispDesignEXPERT软件进行设计输入、编译、验证和编程。通过VHDL语言编写时序控制逻辑，从10MHz的时钟源产生100KHz的信号，经过编译和管脚分配后，使用Byte-Blaster下载电缆将程序烧录到CPLD芯片中。 实践证明，采用M4A5-128P64-10VC设计的LED显示屏控制电路达到了预期效果，体现了CPLD在LED显示系统中的灵活性和高效性，也展示了现代显示技术与集成电路设计的紧密结合。随着技术的持续进步，未来的LED显示屏将会更加智能化、高清化，满足更多领域的需求。