河南科技大学本科毕业设计（论文）
光二极管显示器（LED）的接口设计和相应的程序设计。 LED 结构与原理
发光二极管显示器是单片机应用产品中常用的廉价输出设备。它是由若干个发光二极管组成显示的字段。当二极管导通时相应的一个点或一个笔划发光，这样就能显示各种字符，常用的七段LED显示器的结构如图2-8所示。LED数码显示器有两种结构：将所有发光二极管的阳极连在一起，称为共阳接法，公共端comm 接高电平，当某个字段的阴极接低电平时，对应的字段就点亮；而将所有发光二极管的阴极连在一起，称为共阴接法，公共端comm 接低电平，当某个字段的阳极接高电平时，对应的字段就点亮，如图2-9。每段所需电流一般为5~15mA，实际电流视具体的LED 数码显示器而定。
图2-7 引脚与符号
图2-8 共阳极和共阴级
下面介绍使用译码器或软件译码的一些接口电路。
点亮LED 显示器有静态和动态两种方法。
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所谓静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定得导通或截止，这种方法，每一显示位都需要一个8 位的输出口控制，占用的硬件较多，一般仅用于显示位数较少的场合。
所谓的动态就是一位一位地轮流点亮各位显示器，对每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次，利用人的视觉留感达到显示的目的。显示器的亮度跟导通的电流有关，也和点亮的时间与间隔的比例有关。动态显示器因其硬件成本较低，而得到广泛的应用。为了显示字符和数字，要为LED 显示器提供显示段码(或称字形代码),组成一个“8”字形的7段，再加上一个小数点位，共计8 段，因此提供LED 显示器的显示段码为1 个字节。各段码的对应关系如下：
表2-3 各段码对应关系
段码位 显示段 D0 Dp D1 C D2 D D3 E D4 F D5 A D6 B D7 G 设计中用到的是动态显示。用LED 显示器显示十六进制数和空白及P 的显示段码。从LED 显示器的显示原理可知，为了显示字母数字，必须最终转换成相应段选码。种转换可以通过硬件译码器或软件进行译码。其中的共阴极接法在设计中得以应用，单片机信号通过移位寄存器74HC164输出,8位信号由三极管放大信号与数码管的共阴极连接,控制数码管的显示。
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第3章 软件系统设计
§2.1系统组成及实现功能
§2.1.1建立设计模型
首先需要建立一个新的设计模型，步骤如下：
（1）打开Matlab环境界面如图所示。可以看到，Matlab的主窗口界面被分割成三个窗口：命令窗口、工作区、命令历史记录。在命令窗口，可以输入Matlab命令，同时获得Matlab对命令的响应信息、出错警告提示等。
（2）建立工作库。在建立一个新的设计模型前，最好先建立一个新的文件夹，作为work目录，并把Matlab当前的work目录切换到新建的文件夹下。可以使用Windows在外部建立，也可以使用Matlab命令来完成这些操作，例如在Matlab主窗口中的命令窗口中输入：
cd e:/
mkdir /myprj/sinwave cd /myprj/sinwave
其中e:/myprj/sinwave是新建的文件夹，是用来为Matlab工作目录的。Mkdir是一个建立新目录的Matlab命令，cd是切换工作目录的Matlab命令。
（3）了解simulink库管理器。当成功地把Matlab当前目录切换到新建的设计目录后，可以在Matlab命令窗口输入simulink命令，开启Matlab的图形化建模仿真环境simulink。
（4）simulink的模型文件。打开simulink库管理器后，需要新建一个simulink的模型文件，在simulink的库管理器中选择File菜单，在出现的菜单项中选择New，在弹出的子菜单中选择新建模型Model。
以此类推，画出AM调制原理图（图2-2）。
§2.2 AM调制器系统设计方案
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§2.2.1 DDS原理——AM设计
实现调幅调频信号的核心是正弦波信号的产生，频率控制、模拟幅度调制信号、模拟频率调制信号等功能都是围绕该信号展开的。在设计中采用DDS技术产生不同频率的正弦波。以实现调幅调频信号。
DDS是以数控的方式产生频率、相位和幅度可以控制的正弦波，如图1所示为基本DDS结构，由相伴位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、D／A构成。
相位累加器是整个DDS的核心，完成相位累加运算。相位累加器的输入是相位增量B凹，只要对相位的量化值进行简单的累加运算，就可得到正弦信号的当前值，而用于累加的相位增量量化值B脚决定信号的输出频率凡，并f 呈线性关系B口=2·，因此相位累加器的输入又可称频率字输入。正弦ROM查找表完成／二(岛)的查找表转换，也就是相位到幅度的转换。
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图2-1基本DDS结构
§2.2.2 幅度调制信号的设计
AM的调制原理是将要传送的信息装载到某一高频(载波)信号上的过程，幅度调制是用调制信号去控制载波的振幅，使其随调制信号线型变化，而保持载波的频率不变。
F0=F·(1+X·M)
式中：Fo输出信号，F载波信号，有符号函数X调制波，有符号函数M调制度。 根据DDS的基本原理，利用FPGA的DSP开发工具DSP Builder建立如图2所示的幅度调制信号模块模型，产生幅度调制信号。图3给出了调制度为O．7968的AM输出波形。
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图2-2幅度调制信号(AM)设计模型
至此建模完成。
在MATLAB下的AM全图，主要分为四个区域：两个区为正弦信号发生器，分别是调制信号和载波信号；还有一个控制区，主要控制调制信号的幅度。当选择不同值的时候输出不同的参数调整调制信号区输出正弦信号的幅度，使调制信号的输出具有不同的幅度。最后一个区域主要作用是将调制信号装载到载波信号上去，实现信号的调制。
在simulink中进行的仿真是属于系统验证性质的，是对rndl文件进行仿真，并没有对生成的VHDL代码进行仿真，生成VHDL描述的是RTL级的，是针对具体的硬件结构的，需要对生成的VHDL代码进行功能仿真。采用基本单内核的Verilog／VHDL混合仿真器Modelsim进行RTL级仿真，执行tcl脚本文件，得到功能仿真。
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