ISP技术在大容量汉字显示设计中的应用

引言

传统的汉字显示实现方法是采用通用标准逻辑器件按传统的数字系统设计方法设计而成或者用计算机控制实现，其主要缺点是系统体积大，功耗大，成本高，可靠性低，寿命短，且编程、实现起来比较麻烦，设计复杂。本文介绍了一种用在系统可编程（ＩＳＰ）技术来实现大容量汉字显示系统的设计方案，该显示系统可以同时显示２５６个汉字、字母及符号，分８页显示（可按需要实现更多页显示），采用动态扫描技术可以实现静止显示，可依次改变地址实现滚动显示，也可通过对

ＥＰＲＯＭ　编程实现不同的汉字、字

母及符号显示，完全满足较高场合

对信息容量和显示的特殊要求。

系统的设计原理

图１为汉字显示系统的设计方

框图。快速脉冲ＣＰ１通过１２位二进

制计数器产生４位二进制信号，再经

过４￣１６译码器产生正脉冲扫描输

出，最后通过行驱动器加到１６　＊　１６

ＬＥＤ点阵的共阴极行输入端，实现

动态扫描显示。４位二进制信号同时

送到ＥＰＲＯＭ的低４位地址端

Ａ３Ａ２Ａ１Ａ０用于产生具体的汉字信

号。ＥＰＲＯＭ由２个２７Ｃ２５６组成，地

址线１５根，数据线１６根。快速脉冲

ＣＰ２通过８位二进制计数器和８￣２５６

译码器分别产生２５６个负脉冲输出，

该负脉冲输出分别用于打开三态缓

冲器将对应的汉字信号送至列驱动

器。最后送到每个ＬＥＤ点阵的列输

入端，８位二进制信号同时送到

ＥＰＲＯＭ的Ａ１１Ａ１０Ａ９Ａ８Ａ７Ａ６Ａ５

Ａ４地址端，用于同时显示２５６个汉

字符号。慢脉冲ＣＰ３通过翻页计数

器产生３位二进制信号，再送到

ＥＰＲＯＭ的高３位地址端

８页翻页显

２７Ｃ２５６ＥＰＲＯＭ，则

的频率应适中，以便稳定

系统的设计方法和实现

本数字系统的设计是采用基于

芯片的ＴＯＰ－ＤＯＷＮ模块化设计

１中所有计数器和４￣１６译

Ａｌｔｅｒａ公司的

■扬州大学信息工程学院 于卫

ＩＳＰ技术在大容量汉字显示

设计中的应用

摘 要：本文介绍了一种新型的大容量汉字显示系统的工作原理及实现方法，重点介绍了应用Ａｌｔｅｒａ公司的新型在系统可编程逻辑器件ＥＰＦ　１０Ｋ１０ＬＣ８４－３和ＥＰＲＯＭ存储器相结合来实现大容量汉字显

示系统的设计方法，并说明了该系统的各部分组成原理和具体实现。

关键词：大容量；汉字显示系统；在系统可编程逻辑器件

图１ 汉字显示系统的设计方框图

ＦＬＥＸ１０Ｋ系列ＥＰＦ１０Ｋ１０ＬＣ８４－３器件。设计工具选用Ａｌｔｅｒａ公司的ＭＡＸ　＋　ＰＬＵＳ　ＩＩ　软件。在汉字显示系统设计中，系统的顶层设计包括子系统功能分配、内容功能块的连接和对外的接口关系，采用原理图或ＶＨＤＬ语言，低层设计可采用ＶＨＤＬ语言，也可应用软件的宏库功能采用原理图输入。

ＶＨＤＬ语言设计的８位二进制计数器和４￣１６译码器的程序代码略，可参看本刊网站。

计数器仿真结果情况见图２。８￣２５６译码器由于输出管脚太多不便设置在ＩＳＰ器件内部，用１片ＣＤ４５１５Ｂ（输出低电平）　４￣１６译码器和１６片ＣＤ４５１４Ｂ（输出高电平）４￣１６译码器构成，低４位同时送到

ＣＤ４５１４Ｂ的４个输入端，高４位送到ＣＤ４５１５Ｂ的４个输入端，其输出端分别接１６片ＣＤ４５１４Ｂ的ＩＮＨ端，这样就构成８￣２５６译码器。其输出正脉冲经过反相后分别送到７４ＬＳ１２５缓冲器的控制端，控制端为“０”电平时，输出等于输入，这时缓冲器把ＥＰＲＯＭ的数据经电流驱动送到ＬＥＤ点阵的列输入端。控制端为“１”电平时，输出呈现高阻状态。

驱动器的作用实现电流放大，避免由于器件输出端的电流太大而损坏器件。ＴＴＬ器件和ＩＳＰ器件输出端的电流一般小于２０ｍＡ，而每个发光管的正常发光电流至少为１２ｍＡ左右。为实现统一的行扫描，必须给每个行输入端提供至少　１２　＊６４＝７６８ｍＡ的电流，故行驱动用电流为１Ａ的８０５０　ＮＰＮ型的三极管，ＬＥＤ点阵的每个列输入端电流至少约　９６ｍＡ，列驱动用电流为１Ａ的８５５０　ＰＮＰ型三极管。考虑到

７４ＬＳ１２５缓冲器输出的高电平约

３．２Ｖ，故以３．２Ｖ为电源加到发光管

上需串联约１００?的电阻，此电阻可

统一串到ＬＥＤ点阵行输入电路里。

另外必须在三极管基极回路里串入

适当电阻，以防止损坏三极管，经

实验确定选用４７Ｋ的电阻，行列驱

动和ＬＥＤ点亮单元电路如图３所示。

当行接高电平（３．６Ｖ）、列接低

电平（０Ｖ）时，两个三极管都导通，发

光管点亮，在其它情况时，发光管

不亮，通过选择发光管点亮来显示

汉字。每块１６　＊　１６　ＬＥＤ点阵采用４

块ＬＭＤ１４０８８ＢＥＧ　８　＊　８　ＬＥＤ点阵

组成，采用共阴极结构：每行阴极

连在一起作为行扫描端。

图４是汉字“信”的发光管点

阵图（编程写入“０”，点亮为“１”）。

从左到右数据顺序Ｉ／Ｏ７、６、５、４、

３、２、１、０（第１个存储器）、Ｉ／Ｏ７、

６、５、４、３、２、１、０（第２个存储

器），地址－数据的关系（设这是第

１个显示的汉字，则高位地址为０）：

００００－０４４０、０００１－０８２０、０００２－１３ＦＥ、

０００３－２０００、０００４－６１ＦＣ、０００５－Ａ０００、

０００６－２１ＦＣ、０００７－２０００、０００８－２０００、

０００９－２１ＦＣ、０００Ａ－２１０４、０００Ｂ－

２１０４、０００Ｃ－２１０４、０００Ｄ－２１ＦＣ、

０００Ｅ－２０００、０００Ｅ－００００。

对ＥＰＲＯＭ２７Ｃ２５６的编程是在

ＳＵＰＥＲＰＲＯ　／Ｌ＋编程器上进行的，

ＥＰＲＯＭ２７Ｃ２５６共有１５根地址线，

Ａ３Ａ２Ａ１Ａ０从００００→１１１１变化，产

生具体汉字；Ａ１１－Ａ４从００００００００→

１１１１１１１１变化时产生２５６个汉字；

Ａ１４Ａ１３Ａ１２从０００→１１１变化时分

８页显示。２片ＥＰＲＯＭ２７Ｃ２５６组成

１６位数据输出。编程前，先对

ＥＰＲＯＭ２７Ｃ２５６紫外光擦除，在数据

缓冲区内需要编程的地方填入“０”，

组成汉字，最后通过计算机和编程

器对ＥＰＲＯＭ２７Ｃ２５６进行编程。

本设计中所用直流电源

图２ 计数器仿真结果

图３ 行列驱动和ＬＥＤ点亮单元电路

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数ＤｐｃＦｏｒ＿Ｉｒｑ（）中去。驱动程序流程图及和应用程序间的关系如图２所示。

调试

对硬件的调试可以使用Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ。通过Ｗｉｎｄｒｉｖｅｒ直接对板卡的端口进行读写操作，启动采集卡并读取ＰＣＩ总线上的数据，看端口译码是否正确。确定板卡能正常工作后，安装驱动程序，打开能谱分析系统主程序，进行采集谱图的操作。主程序控制驱动程序加载硬件设备文件，启动板卡采集数据，并将数据读取到内存，最后在主程序窗口上显示实时的谱图。调试中常见的问题是退出主程序时死机或再次打开主程序时死机，这时应在主程序退出时加入停止板卡采集数

图２ 驱动程序流程图和应用

程序之间的关系

据、断开中断连接、释放资源等操作语句。

结语

将原ＩＳＡ采集卡改造为ＰＣＩ总线工作模式后，结合重新编写的ＷＤＭ驱动程序，采集卡和分析系统在Ｗｉｎｄｏｗｓ９８、２０００和ＸＰ下工作稳定，而且ＰＣＩ总线可以工作在比ＩＳＡ总线更高的采样频率下，　ＰＣＩ的采集卡不存在地址和中断冲突问题，性能比ＩＳＡ采集卡更加稳定，多系统的兼容性也给不同用户带来了很大的方便。■

参考文献

１ ＰＬＸ　ＰＣＩ　９０５２　Ｄａｔａ　Ｂｏｏｋ．Ｖｅｒｓｉｏｎ　２．０

２ 陈利学等．微机总线与接口由ＬＭ３１７三端稳压器构成的可调电源组成，＋５Ｖ电源提供最大输出电流０．５Ａ、＋３．６Ｖ电源提供最大输出电流１Ａ。

在顶层原理图设计中，必须加输入输出标志和名称，并锁定在ＥＰＦ　１０Ｋ１０ＬＣ８４－３管脚上，管脚锁定方法见图５。

采用ＩＳＰ逻辑器件加上外围电路设计的大容量汉字显示系统，经过实验研究验证，完全符合预期目的，通过依次改变地址，实现了滚动式显示。ＩＳＰ技术的应用不仅简化了硬件的开发和制造过程，而且使体积大大减少、提高了系统的可靠

图４ “信”　的发光管的点阵图图５ 管脚锁定示意图

ＩＳＰ器件ＥＰＲＯＭ重新编程，就无风险，１００％可编程，实现方便。■

作者简介：于卫，扬州大学信息工程学院讲师，主要研究方向为现代数学系统设计。

（收稿日期：２００３－０５－０７）

设计．电子科技大学出版社．１９９８

３ 王建国．ＰＣＩ设备ＷＤＭ驱动程序的设计．《雷达与对抗》．２００１．４

４ 武安河，周利莉．Ｗｉｎｄｏｗｓ设备驱动程序开发实务．电子工业出版社．２００１