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基于CPLD的LED点阵频谱型电平显示电路设计与实现
龙安国
（永州职业技术学院湖南永州425100）
摘要: 本文基于VHDL硬件描述语言，利用CPLD器件EPM570T100C5和LED点阵屏实现了对音频信号的频谱显示，给出了设计过程、VHDL语言源程序和实验结果，拓展了CPLD在显示领域的应用。
关键词: CPLD；LED点阵；频谱显示；VHDL语言
TheDesignandRealizationofaDisplayCircuitfortheDClevelofLEDArrayFrequencySpectrogramBasedonCPLD
LONGAn-guo
(YongzhouVocational-TechnicalCollege,YongzhouHunan425100)
Abstract:BaseonVHDLhardwaredescriptivelanguage,thispaperrealizesFrequencyspectrogramdisplayofthesignalofaudiofrequencybyusingtheComponentEPM570T100C5OFCPLDandLEDArray,providingthedesigningprocess,VHDLlanguageprocedureandtheresultofExperiment,andexpandingtheapplicationofCPLDinthedisplayingfield.
Keywords:CPLD;LEDArray;FrequencySpectrogramdisplay;VHDLlanguage
1．引言
LED点阵显示屏具有醒目、动态效应好、省电节能、亮度较高等优点，广泛应用于商店、商场、学校、布告栏、广告牌、汽车报站、公共场所提示、交通灯指示、个性化摩托车汽车装饰等领域，是现代化城市的主要标志之一。笔者介绍了一种采用CPLD器件控制LED点阵屏完成音频信号的频谱型电平指示电路的设计方法。该系统基于可编程逻辑器件CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）芯片，利用VHDL硬件描述语言设计系统核心控制部件,完成了音频信号的频谱型电平动态显示,而且具有显示模式多样化、易编程修改，颜色可变、动态效果好等优点。
2．系统组成
随着电子技术的飞速发展，复杂可编程逻辑器件(CPLD)由于其自身的优越性，其应用愈来愈广泛.尤其是在一些批量不太大，更新换代较快的产品中，CPLD(或FPGA)将会使其开发、生产过程大大加快，从而有效地提高了产品的竞争力。
本设计所用的EPM570T100C5采用了Altera公司的MAXII(MultipleArrayMatrixII)系列器件作为目标CPLD，采用双色8*8LED点阵作为终端显示器件，配合一些必需的外围器件和电路，实现了对音频信号的选频、AD转换、各频段的电平显示模式控制、最终实现了音频信号的频谱型电平的动态显示。本系统的基本组成如图2所示：
显示模式
比较
函数
A/D
选频
ROM
显示数据
驱动
LED
点阵

音频

CPLD

列选
Mode
去抖

74HC138
分频
列选

晶振

至A/D

图2.0
2．1音频输入与预处理模块
由于本设计采用8个频段电平显示，因此，笔者对音频信号进行了8个中心频率分别为100Hz、200Hz、500Hz、1000Hz、1500Hz、3000Hz、6000Hz、12000Hz的带通电路的选频处理，经电压保持电路后送至以ADC0809为核心的八通道8位输出数模转换电路（8-BitμPCompatibleA/DConverterswith8-Channel），由于ADC0809具有八个输入通道，受CPLD输出的列选信号控制，从而实现了LED的八根列选线（共阴极）分别对应音频信号的8个中心频率，为频谱型电平显示实现了列选扫描控制。
ADC0809的逻辑功能如图2.1所示，其中ADD_A、ADD_B、ADD_C三个输入端由CPLD输出的列选信号控制，实现音频频段的选择控制，并与LED点阵的列选控制具有同步关系，ADC0809的通道与地址选择线（A、B、C）的对应关系如表2.1所示。

图2.1表2.1
由于列选信号的切换频率设定为200Hz，即频段切换周期为5ms，ADC0809完全能够胜任音频信号各频段直流电平的A/D转换处理，因此，ADC0809一直处于主动转换状态，无需接受CPLD芯片的转换控制。
2．2核心控制模块
本设计的核心模块采用Altera公司的CPLD器件，型号为EPM570T100C5，它基于突破性的CPLD架构，提供业界所有CPLD系列中单个I/O管脚最低成本和最小功耗。这些器件采用新的查表(LUT)体系，采