基于ISP芯片的漢字定時(shí)顯示裝置的設(shè)計(jì)

1 引言

漢字顯示電路常用于移動(dòng)通信和公共場(chǎng)所信息提示等數(shù)字顯示系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的漢字顯示實(shí)現(xiàn)方法是采用通用邏輯器件（如中小規(guī)模TTL系列、CMOS系列）按傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)或者用單片機(jī)、單板機(jī)、計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，其主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)體積大、功耗大、成本高、可靠性低，且實(shí)現(xiàn)過(guò)程較繁瑣 。本文介紹了一種基于在系統(tǒng)可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)新型可編程漢字定時(shí)顯示裝置的設(shè)計(jì)方案，該顯示裝置定時(shí)顯示的最小間隔為1分鐘，也可取消定時(shí)顯示由外加脈沖決定漢字翻頁(yè)顯示的速度?？煞?jǐn)?shù)十頁(yè)顯示，每頁(yè)同時(shí)顯示100個(gè)以上的漢字、字母及符號(hào)，可通過(guò)反復(fù)編程實(shí)現(xiàn)不同的漢字、字母及符號(hào)顯示 ，完全滿(mǎn)足較高級(jí)場(chǎng)合對(duì)信息容量和顯示的特殊要求。

2 新型漢字定時(shí)顯示裝置的工作原理

圖1為漢字定時(shí)顯示裝置的工作原理框圖，其工作原理如下：
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1Hz的CP脈沖作為計(jì)時(shí)輸入信號(hào)，時(shí)間按時(shí)、分、秒顯示，時(shí)間預(yù)置到時(shí)，產(chǎn)生預(yù)置脈沖作為計(jì)數(shù)1計(jì)數(shù)脈沖，其輸出作為地址信號(hào)送至數(shù)選器1用于選擇漢字模塊庫(kù)，把選中的漢字模塊庫(kù)送至數(shù)選器2，進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描輸出，以便用有限的ISP器件I/O管腳,實(shí)現(xiàn)漢字模塊庫(kù)中若干漢字的同時(shí)輸出，再通過(guò)分配器送到LED點(diǎn)陣顯示器實(shí)現(xiàn)漢字顯示。2kHz的CLK脈沖送到計(jì)數(shù)2，其輸出的低位三位二進(jìn)制用于產(chǎn)生漢字模塊庫(kù)，高位二進(jìn)制經(jīng)譯碼后產(chǎn)生用于確定漢字顯示位置的特征碼，同時(shí)CLK脈沖送至計(jì)數(shù)3，其輸出作為地址信號(hào)送到數(shù)選器2和分配器用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。

3 漢字定時(shí)顯示裝置的實(shí)現(xiàn)方法

本數(shù)字系統(tǒng)采用基于芯片的自頂而下模塊化設(shè)計(jì)方法，除了分配器、時(shí)間顯示、漢字顯示外，圖1中的其它功能模塊均被設(shè)計(jì)在兩片Lattice公司的ispLSI1032E器件中，該器件有6000個(gè)PLD等效門(mén)，32個(gè)G LB，64個(gè)I/O端，最高工作頻率為90MHz，設(shè)計(jì)工具選用Lattice公司和Data I/O公司等聯(lián)合設(shè)計(jì)的ispEX PERTSYSTEM設(shè)計(jì)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)軟件。該軟件是一套進(jìn)行CPLD設(shè)計(jì)的高級(jí)設(shè)計(jì)工具，它基于Windows操作系統(tǒng)，支持多種模塊設(shè)計(jì)輸入方式，如：原理圖、VHDL語(yǔ)言、Verilog語(yǔ)言、ABEL-HDL語(yǔ)言等。該軟件支持邏輯功能仿真、器件時(shí)序仿真及邏輯綜合，是一種先進(jìn)的CPLD設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在漢字定時(shí)顯示電路設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)包括子系統(tǒng)功能分配、內(nèi)部功能塊的聯(lián)接和對(duì)外的接口關(guān)系，采用原理圖輸入；底層設(shè)計(jì)既可完全采用VHDL語(yǔ)言或ABEL-VHDL語(yǔ)言，也可利用ispEXPERT-SYSTEM強(qiáng)大的宏庫(kù)功能以原理圖輸入。?

圖2是用原理圖法實(shí)現(xiàn)的時(shí)間預(yù)置功能模塊，圖中時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位、分個(gè)位既可用原理圖法也可用語(yǔ)言法設(shè)計(jì)，它們的輸入來(lái)自各自計(jì)數(shù)器的輸出，輸出以列線(xiàn)表示，到時(shí)發(fā)出高電平，行線(xiàn)取出時(shí)間信號(hào)，通過(guò)行線(xiàn)與列線(xiàn)編程相連實(shí)現(xiàn)時(shí)間預(yù)置，圖中的功能模塊BZMK用于把1分鐘的脈寬信號(hào)變化為其它脈寬的信號(hào)。
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圖3是用原理圖法實(shí)現(xiàn)的脈寬信號(hào)變化功能模塊，預(yù)置時(shí)間到時(shí)發(fā)出的高電平打開(kāi)門(mén)電路1讓1Hz脈沖通過(guò)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，用原理圖法設(shè)計(jì)的寬度預(yù)置模塊是個(gè)組合電路，到預(yù)置寬度時(shí)間時(shí)發(fā)出低電平關(guān)閉門(mén)電路1、2，從而使門(mén)電路2輸出所需寬度的脈沖信號(hào)。?

下面是用語(yǔ)言法實(shí)現(xiàn)的以漢字“于”為例的單元漢字功能模塊，見(jiàn)圖4。在特征碼確定漢字位置后，即可用計(jì)數(shù)器的低三位（A2A1A0）來(lái)編制要顯示的漢字。這里假設(shè)一個(gè)漢字由8*8光點(diǎn)陣列組成，在顯示時(shí)，一個(gè)漢字由每字8位的8個(gè)字構(gòu)成。
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在頂層原理圖設(shè)計(jì)中，輸入輸出必須加緩沖器，鎖定在ispLSI1032E的管腳上，本研究的技術(shù)路線(xiàn)是 ：主體數(shù)字系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)→輸入計(jì)算機(jī)產(chǎn)生.JED文件→下載到ISP器件里→外圍電路設(shè)計(jì)→印刷電路板設(shè)計(jì)制作→備好電子器件與材料→安裝、焊接、調(diào)試→組裝、驗(yàn)證。?

本文介紹的采用在系統(tǒng)可編程邏輯器件設(shè)計(jì)的精密可編程漢字顯示裝置的方法，不僅簡(jiǎn)化了硬件的開(kāi)發(fā)和制造過(guò)程，使體積大大減小、提高了系統(tǒng)的可靠性，最重要的是，可以在不修改硬件電路的基礎(chǔ)上，僅通過(guò)修改設(shè)計(jì)軟件，就可改變定時(shí)時(shí)間、漢字顯示內(nèi)容，滿(mǎn)足了不同用戶(hù)的需要。

參考文獻(xiàn)
1 黃正瑾. 在系統(tǒng)編程技術(shù)及其應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，1999?
2 潘松.電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)及其應(yīng)用（一）.電子與自動(dòng)化，2000
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