基于ISP芯片的漢字定時顯示裝置的設(shè)計

1 引言

   漢字顯示電路常用于移動通信和公共場所信息提示等數(shù)字顯示系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的漢字顯示實現(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)計方法設(shè)計或者用單片機、單板機、計算機控制實現(xiàn)，其主要缺點是系統(tǒng)體積大、功耗大、成本高、可靠性低，且實現(xiàn)過程較繁瑣 。本文介紹了一種基于在系統(tǒng)可編程邏輯器件實現(xiàn)新型可編程漢字定時顯示裝置的設(shè)計方案，該顯示裝置定時顯示的最小間隔為1分鐘，也可取消定時顯示由外加脈沖決定漢字翻頁顯示的速度?？煞謹?shù)十頁顯示，每頁同時顯示100個以上的漢字、字母及符號，可通過反復(fù)編程實現(xiàn)不同的漢字、字母及符號顯示 ，完全滿足較高級場合對信息容量和顯示的特殊要求。

2 新型漢字定時顯示裝置的工作原理

  圖1為漢字定時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脈沖作為計時輸入信號，時間按時、分、秒顯示，時間預(yù)置到時，產(chǎn)生預(yù)置脈沖作為計數(shù)1計數(shù)脈沖，其輸出作為地址信號送至數(shù)選器1用于選擇漢字模塊庫，把選中的漢字模塊庫送至數(shù)選器2，進行動態(tài)掃描輸出，以便用有限的ISP器件I/O管腳,實現(xiàn)漢字模塊庫中若干漢字的同時輸出，再通過分配器送到LED點陣顯示器實現(xiàn)漢字顯示。2kHz的CLK脈沖送到計數(shù)2，其輸出的低位三位二進制用于產(chǎn)生漢字模塊庫，高位二進制經(jīng)譯碼后產(chǎn)生用于確定漢字顯示位置的特征碼，同時CLK脈沖送至計數(shù)3，其輸出作為地址信號送到數(shù)選器2和分配器用于實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。

3 漢字定時顯示裝置的實現(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)計方法，除了分配器、時間顯示、漢字顯示外，圖1中的其它功能模塊均被設(shè)計在兩片Lattice公司的ispLSI1032E器件中，該器件有6000個PLD等效門，32個G LB，64個I/O端，最高工作頻率為90MHz，設(shè)計工具選用Lattice公司和Data I/O公司等聯(lián)合設(shè)計的ispEX PERT SYSTEM設(shè)計的應(yīng)用開發(fā)軟件。該軟件是一套進行CPLD 設(shè)計的高級設(shè)計工具，它基于Windows操作系統(tǒng)，支持多種模塊設(shè)計輸入方式，如：原理圖、VHDL語言、Verilog語言、ABEL-HDL語言等。該軟件支持邏輯功能仿真、器件時序仿真及邏輯綜合，是一種先進的CPLD設(shè)計系統(tǒng)。在漢字定時顯示電路設(shè)計中，系統(tǒng)頂層設(shè)計包括子系統(tǒng)功能分配、內(nèi)部功能塊的聯(lián)接和對外的接口關(guān)系，采用原理圖輸入；底層設(shè)計既可完全采用VHDL語言或ABEL-VHDL語言，也可利用ispEXPERT-SYSTEM強大的宏庫功能以原理圖輸入。?

   圖2是用原理圖法實現(xiàn)的時間預(yù)置功能模塊，圖中時十位、時個位、分十位、分個位既可用原理圖法也可用語言法設(shè)計，它們的輸入來自各自計數(shù)器的輸出，輸出以列線表示，到時發(fā)出高電平，行線取出時間信號，通過行線與列線編程相連實現(xiàn)時間預(yù)置，圖中的功能模塊BZMK用于把1分鐘的脈寬信號變化為其它脈寬的信號。
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   圖3是用原理圖法實現(xiàn)的脈寬信號變化功能模塊，預(yù)置時間到時發(fā)出的高電平打開門電路1讓1Hz脈沖通過，計數(shù)器計數(shù)，用原理圖法設(shè)計的寬度預(yù)置模塊是個組合電路，到預(yù)置寬度時間時發(fā)出低電平關(guān)閉門電路1、2，從而使門電路2輸出所需寬度的脈沖信號。?

   下面是用語言法實現(xiàn)的以漢字“于”為例的單元漢字功能模塊，見圖4。在特征碼確定漢字位置后，即可用計數(shù)器的低三位（A2A1A0）來編制要顯示的漢字。這里假設(shè)一個漢字由8*8光點陣列組成，在顯示時，一個漢字由每字8位的8個字構(gòu)成。
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   在頂層原理圖設(shè)計中，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)路線是 ：主體數(shù)字系統(tǒng)部分設(shè)計→輸入計算機產(chǎn)生.JED文件→下載到ISP器件里→外圍電路設(shè)計→印刷電路板設(shè)計制作→備好電子器件與材料→安裝、焊接、調(diào)試→組裝、驗證。?

   本文介紹的采用在系統(tǒng)可編程邏輯器件設(shè)計的精密可編程漢字顯示裝置的方法，不僅簡化了硬件的開發(fā)和制造過程，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，僅通過修改設(shè)計軟件，就可改變定時時間、漢字顯示內(nèi)容，滿足了不同用戶的需要。

參考文獻
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)計自動化（EDA）技術(shù)及其應(yīng)用（一）.電子與自動化，2000
3 pLSI and ispLSI Development User Manual.Lattice Semiconductor,1994