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基于FPGA的彩色LED大屏幕显示系统的设计与实现

作　者: 宋承杰
导　师: 王景存
学　校: 武汉科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: LED视频 灰度级 FPGA SAA7111
分类号: TN873
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 268次
引　用: 1次
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内容摘要


随着信息时代高新技术的飞速发展,人们对及时获取并显示各类信息的愿望日益强烈,由此带动了信息传媒的飞速发展,LED显示屏就是信息显示的重要传媒之一。LED显示屏由LED器件阵列组成,通过一定的控制方式来显示视频、行情、广告等许多信息。LED显示屏采用了低电压扫描驱动,具有功耗低、使用寿命长、低成本、亮度高、可视距离远、视角大和防水等优点,可以满足许多场合的需求,未来的发展前景非常广阔。LED大屏幕作为现代信息发布的重要媒体,它能胜任各种场合实时性、多样性和动态性的信息发布任务。在即将到来的上海世博会、广州亚运会等大型活动增加了LED显示屏的需求,将进一步推动LED显示屏的大规模发展。本文首先介绍了LED显示屏的工作原理和FPGA开发技术,它是本系统设计的研究基础。接着提出了一种彩色LED大屏幕显示系统的设计方案,然后具体分析这个系统的硬件设计和软件设计。系统的硬件设计中主要分析了模拟视频信号A/D转换的硬件设计、存储器的选择、电源的设计、FPGA的硬件设计、LED大屏幕的硬件设计和PCB的设计。本系统采用Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片,软件设计在Quartus II环境下进行开发,用Modelsim进行仿真。系统的软件设计主要是FPGA的逻辑设计,主要分析了程序中实现SAA7111芯片I2C配置、视频数据的存储、SRAM的读写控制、灰度调制和LED显示屏扫描控制的原理、流程及方法,最后通过仿真调试验证了本系统的可行性和正确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-10
  1.1 研究背景  8
  1.2 研究意义  8-9
  1.3 本论文主要研究内容  9-10
第二章 研究基础  10-18
  2.1 LED 显示屏的工作原理  10-13
    2.1.1 LED 显示屏介绍  10
    2.1.2 LED 的特性  10-11
    2.1.3 LED 显示屏原理  11-12
    2.1.4 LED 器件的驱动原理  12
    2.1.5 LED 屏灰度级的实现原理  12-13
  2.2 FPGA 开发技术  13-17
    2.2.1 FPGA 简介  14-15
    2.2.2 FPGA 的原理与特点  15-16
    2.2.3 Verilog HDL 硬件描述语言  16
    2.2.4 FPGA 的软件开发工具  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第三章 系统的总体设计  18-24
  3.1 系统方案比较  18-19
  3.2 总体方案设计  19-23
    3.2.1 视频信号处理板的设计  19-20
    3.2.2 显示板的设计  20-21
    3.2.3 主要芯片介绍  21-23
  3.3 本章小结  23-24
第四章 系统硬件设计  24-37
  4.1 视频信号转换的硬件设计  24-27
    4.1.1 SAA7111 的硬件电路  24-25
    4.1.2 I2C 总线  25
    4.1.3 SAA7111 的寄存器设置  25-27
  4.2 存储器的选择  27-28
  4.3 电源的硬件设计  28
  4.4 FPGA 的硬件设计  28-32
    4.4.1 FPGA 的配置电路  29-31
    4.4.2 驱动电路  31-32
  4.5 显示板的硬件设计  32-34
    4.5.1 显示板的结构  32-33
    4.5.2 显示板的驱动电路  33-34
  4.6 PCB 的设计  34-35
  4.7 本章小结  35-37
第五章 系统软件设计  37-54
  5.1 SAA7111 的I2C 程序设计  37-40
  5.2 视频数据的存储设计  40-43
  5.3 SRAM 的读写控制模块  43-47
    5.3.1 SRAM 的写控制  44-45
    5.3.2 SRAM 的读控制  45-47
  5.4 灰度调制  47-50
  5.5 LED 显示屏的扫描控制模块  50-52
  5.6 系统测试  52-53
  5.7 本章小结  53-54
第六章 总结与展望  54-55
参考文献  55-57
攻读硕士期间发表的论文  57-58
致谢  58

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 终端设备 > 显示设备、显示器
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