解析旋转led电子屏控制系统设计方案

四、旋转LED控制电路的SOPC设计
　　本设计硬件平台采用Altera公司的CycloneⅡ系列中EP2C20Q204C8作为FPGA为平台，通过使用Quartus II软件搭建的采用Nios软核处理、DMA、SDRAM控制器等外围模块以及自定义的LED驱动控制模块等搭建了旋转LED屏的控制系统。
　　4.1控制电路的结构
　　作为旋转LED屏的核心部分，本文所设计的旋转LED屏控制系统电路主要由以下一个部分组成，如图3所示。

　　电源供电模块，主要功能是为旋转LED电子屏控制系统以及LED显示阵列提供连续稳定的电源。
　　FPGA及其配置电路，FPGA电路整个控制系统的核心，是实现Nios II处理器及相关功能模块的载体。
　　彩色LED阵列驱动控制电路，主要由LED的驱动芯片及相关器件组成。LED驱动芯片在控制器的控制下按照相应的顺序、颜色和亮度显示图形文字内容。
　　外围存储电路，包括SDRAM和CF卡。SDRAM作为Nios II处理器的程序运行空间，而大容量的CF卡则用于存储LED屏要显示的图像或者文字内容。
　　旋转位置感应电路，由一片集成的霍尔感应器件及相关器件组成，用于感应LED屏旋转的位置，使得输出内容与旋转位置相对应。
　　无线控制电路，由红外（irDA）接收芯片和手持式红外遥控器组成，主要实现对旋转LED显示内容的切换红外遥控。
　　实时时钟电路（RTC），由外接实时时钟芯片组成，实现显示时钟的功能。    4.2 LED驱动控制模块设计
　　LED驱动控制模块是旋转LED屏控制系统的最重要部分，主要分为Avalon接口子模块，双口RAM子模块，串行移位输出子模块，输出同步子模块，灰度控制子模块等组成，其结构图如下图4所示。

　　在设计中，双口RAM子模块可以使系统可以在输出显示图像的同时，可以同步更新显示内容数据。旋转LED屏有四个显示LED列阵，整个显示柱面分为四个区，每个区占1/4个柱面。为了实现四个区的同步扫描，需要有四个独立的双口RAM,其位宽为24bit,刚好可以存储一个像素数据，使R、G、B各占8bit,以满足256显示的需要。双口RAM使用QuartusII 软件内嵌的MegaCore生成，每个RAM的大小为768x24bit.
　　串行移位输出子模块和输出同步控制子模块是用于将并行的图像数据从RAM中取出，并在霍尔感应器输入的位置信号的同步控制下把数据串行化输出的。图像灰度控制的方法是采用前文提到的占空比控制法来实现的，灰度控制子模块主要由计数器和比较器组成，计数器在灰度时钟GRY_CLK上升沿计数，当计数值>=0并小于比较器的值时，灰度控制输出信号GRY为高，否者为低，该信号送往驱动芯片74HC595的使能端EN用于控制LED灯的点亮时间，可控制色彩灰度和在两列图像显示列中增加黑的时隙。
　　五、系统软件设计
　　整个旋转LED电子屏的控制电路的控制核心是Nios处理器，图像数据的读取，旋转位置的感应，以及LED的显示驱动都是由Nios处理器来实现控制调度的。对于Nios软核处理器来说，其软件开发是在SOPC Builder下的Nios IDE集成开发环境下完成的。Nios处理器软件的流程结构如下图5所示：

　　六、总结
　　旋转LED屏作为一种新型的LED显示屏以其成本低，可视范围大等独特优点，也越来越受到人们的重视。本文根据旋转LED屏的工作原理以及设计要求，将基于Nios软核的SOPC技术引入到设计中来，实现了基于SOPC的彩色旋转LED屏的设计。该设计把微处理器和用户逻辑接口都集成在一块FPGA芯片上，其接口可以灵活地被编程人员定义，用户能根据显示屏的大小灵活调整硬件逻辑设计以实现对屏的控制，而不需要改变其原有硬件构成，因此具有很大的灵活性，是旋转LED屏控制电路设计的一个新方向。

来源：投影时代

有关：解析LED显示屏工程的价格主要构成

　　LED显示屏的价格主要是由屏体价格，控制系统，电脑功放音响类，工程施工等组成。
　　屏体与控制系统是由专业的LED显示屏公司提供(元/平米，控制系统根据屏体面积大小而定)，一分钱一份货的，建议客户选择适合自己使用的产品，不要只看价格。
　　土建基础工程的价格构成有土方开挖回填、混凝土、钢筋等材料和机械、人工费用。这部分的报价是以土方、混凝土的体积为报价单位，即元/方，钢筋以重量为报价单位，即元/吨，施工的人工以天数为报价单位，即元/工日。一般估价可统一为钢筋混凝土的体积计价，可以估价在1000－1500元之间，体积大则价格走低。土建基础的体积按经验一般是和上部的屏体面积大致相等，例如40平方的屏一般基础体积大概在40方左右，实际参数需要专业设计院进行设计。
　　钢结构框架的价格构成有钢材料、钢材料的再加工、焊接人工、辅助材料费用。钢材料及材料的再加工的报价都是以重量为报价单位，即元/吨，焊接人工是以天数为报价单位，即元/工日。
　　一般估价可统一为钢材料的重量计价，即元/吨。钢材料一般在5500－7000元/吨（根据市场价格调整），再加般在1000－1500元/吨（根据再加工方法调整），焊接人工一般在2000－3500元/吨，辅助材料在500元/吨左右，这样一般钢结构施工在9000－11000元/吨（不含再加工）。
　　在LED显示屏工程中一般框架重量可以按照0.15吨/平米估算，如果是立柱安装，柱体按照0.4吨/米估算，双柱要加倍。外装饰工程的价格构成有装饰材料、装饰人工、辅助材料费用。装饰材料、辅助材料报价是以面积为报价单位，即元/平米，装饰人工是以天数为报价单位，即元/工日。一般估价可统一为装饰材料的面积计价，即元/平米。铝塑板(双面)装饰一般在450－650元/平米。
　　LED显示屏就像一个六面体，只要计算其所有表面积减去显示面积即为装饰面积，加上15％的加工损耗即为最后的面积。五、强弱电布线工程的价格构成有线缆、管线线槽、管线线槽的安装、放线人工等费用。线缆、管线线槽及其安装都是以长度为报价单位，即元/米，放线人工是以天数为报价单位，即元/工日。一般估价可统一为布线长度计算，由于线管、线槽的价格规格较多，安装方法不同，这部分报价难以以经验统计，只能实际计算，实际工程中这线管线槽一般可以利用弱电工程已经布好的，如果自己施工只能按照实际计算。强电线缆规格较多，市场价格变化较大，所以大截面的电缆尽量由甲方事先布放到位。弱电线缆中，8芯网络线一般估价为4元/根米，屏蔽软电线一般估价为4元/根米，光纤一般估价8元/米。对于光纤每个端头还需要增加2000元的其他。