文档介绍：分类号密级
U D C 编号
本科毕业论文(设计)
题目基于ARM和CPLD的LED彩屏显示系统的研究与设计
系别
专业名称电子信息科学与技术
年级
学生姓名
学号
指导教师
二00九年五月
文献综述
1概述
温度是工业生产中最基本的测量参数之一,任何化学反应和物理变化的进程都与温度密切相关,在各领域中温度控制占有重要的比例。而我们作为一个电子工程师,能做出好的实用的温控电路是非常重要。
就目前来说,温度控制及显示电路由电源电路、信号采集电路、A/D转换及显示电路和报警电路四个模块组成。因此此电路比较复杂,所以我们采用层次电路的设计思想,即模块化的设计,来绘制总的原理图。温控系统又是自动控制技术、计算机技术、电子技术和通信技术的有机结合,综合发展的产物。其内容十分丰富,它包括各种数据的采集和处理系统、自动测量系统、生产过程自动控制系统等,广泛应用于工厂自动化、商业自动化、实验室自动化等人类活动的各个领域。正因为使用这么广泛,所以现在人们对温度控制提出了更多更高的要求,因此提高系统抗干扰能力和精准度成为关键性的技术。加工难度变得越发复杂。而我们应用PROTEL DXP设计温控电路图,它的智能化以及信号仿真等许多功能将大量步骤简化,无论是对于再进行电路板规划、元器件的选择、布局和连线,构成了制版,还是为了测试设计结果还需要电路仿真分析,都很方便快捷,并且数据准确。
2主题
硬件设计
本系统设计的大屏幕LED显示系统的控制器采用ARM(Advanced RISC Machine)嵌入式微处理器。基于精简指令集(RISC)架构的32位微处理器,由于具有硬件设计单纯、成本低廉、省电效益佳等特性,且能满足上网要求,故受到广大用户的青睐,其中领先的是ARM嵌入式微处理器系列。
目前,采用ARM技术知识产权IP(Intellectual Property)核的微处理器,即我们通常所说的ARM微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。ARM嵌入式微处理器一般具有如下特点:体积小、低功耗、低成本、高性能;支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件;大量使用寄存器,指令执行速度更快;大多数数据操作都在寄存器中完成;寻址方式灵活简单,执行效率高;指令长度固定。到目前为止,ARM微处理器及技术的应用己经深入到各个领域,在工业控制领域,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
plex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。
CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC,Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂,并具有复杂的I/O单元互连结构,可由用户根据需要生成特定的电路结构,完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连,所以设计的逻辑电路具有时间可预测性,避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。
软件设计
ARM体系结构支持C/C++以及与汇编语言的混合编程,在一个完整的程序设计中,除了初始化部分用汇编语言完成以外,其主要的编程任务都用C/C++完成,程序在执行时首先完成初始化过程,然后跳转到C/C++程序代码中,汇编程序和C/C++程序之间一般没有参数的传递,也没有频繁的相互调用。
基于CPLD硬件的开发,MAX+plusⅡ是美国Altera公司自行设计的一种EAD软件开发工具。它具有原理图输入和文本输入(采用硬件描述语言)两种输入手段。利用该工具所配置的编辑、编译、仿真、综合、芯片编程等功能,将设计电路图或电路描述程序变成基本的逻辑单元写入到可编程的芯片中(如FPAG芯片),制成ASIC芯片。它是EAD设计中不可缺少的一种有用工具,目前在国内使用较为普遍。
3总结
嵌入式技术已经广泛应用到各项科学研究之中,本文结合LED的开发特点,基于ARM和CPLD的开发平台,研究彩色LED显示系统的设计,具体内容包括以下几个方面:
1)系统阐述LED工作的原理,研究LED发光的特性,从6个方面分析了
LED驱动电路的设计。
2)结合LED显示原理,重点从灰度扫描的