近眼显示控制接口电路设计研究

摘要

近眼显示技术(NTE, near to eye)于上世纪60年代诞生于美国。它是一种基于微显示器件的便携式显示技术,因其便携性特点首先在军事领域得到应用。而随着平板显示技术的出现,近眼显示技术得到越来越广泛的应用,在军用方面和民用方面都有很广阔的前景。 近眼显示系统的小型化离不开显示控制系统的集成化。而我国目前只具备传统CRT近眼显示系统的独立研发能力,基于平板显示技术的近眼显示系统的设计研究仍然处于摸索阶段,专用的近眼显示控制芯片有待开发。 我从事论文研究工作的南开大学光电子薄膜与技术研究所LCOS显示技术实验室是国内较早开展LCOS显示技术和近眼显示技术方面的研究的实验室。LCOS技术能够在极小的面积(比如6mm×8mm)上实现高分辨率,非常适合用于近眼显示系统设计。本文的主体研究在于开发了一款彩色LCOS显示器用接口控制电路模块,并在此基础上总结所在实验室以往的设计经验,进一步设计了一种面向近眼显示的多功能集成NTE近眼显示控制接口电路。 论文第二章阐述了多功能显示控制接口电路研究的基础,详细分析了实验室设计完成的两种典型显示控制系统的基本控制原理,并指出了已有设计中的不足之处。本章最后对论文设计工作中使用到的设计软件平台进行了简要介绍。 论文第三章详细论述了基于空间混色LCOS显示面板的显示控制电路的设计工作。文中详细陈述了控制系统的实现原理和软硬件设计过程,包括CPLD的Verilog HDL程序设计、单片机的软件设计,以及PCB的设计与实现。最后给出了控制电路的最终测试结果。 论文第四章在以上工作的基础上设计了适用于近眼显示的多功能集成的显示控制接口电路。论文完成了对于该控制电路的整体架构设计和功能实现方案设计,特别是对重点功能模块进行了设计和仿真。 论文第五章对设计工作进行了总结并提出改进方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

第一节近眼显示(NTE)技术

1.1.1什么是近眼显示(NTE)

1.1.2近眼显示的应用领域

第二节论文工作导论

1.2.1论文研究的背景与意义

1.2.2论文研究的主要工作

1.2.3论文的机构信息

第二章多功能NTE显示控制电路基础

第一节显示控制方案实例与设计分析

2.1.1单色显示控制电路设计方案

2.1.2场序彩色显示控制电路的设计方案

第二节论文设计的软件工具

2.2.1 XILINX公司的ISE设计开发环境

2.2.2 ALTERA公司的Quartus Ⅱ设计开发环境

2.2.3ModelSim介绍

2.2.4 Protel DxP软件介绍

第三章空间混色显示控制系统设计

第一节空间混色LCOS显示面板像素构造

第二节显示控制电路设计分析

3.2.1彩色显示面板相关参数

3.2.2控制系统设计要求

第三节空间混色显示控制电路设计

3.3.1控制系统基本结构

3.3.2视频源电路部分

3.3.3核心控制电路部分

3.3.4辅助控制电路部分

3.3.5模拟伺服电路部分

3.3.6视频数据接口部分

3.3.7系统设计中使用的其它器件

第四节视频数据处理及其程序设计实现

3.4.1 SAA7111AHz及其工作模式选择

3.4.2 AT89C2051模拟I2C总线的设计实现

3.4.3核心控制电路CPLD程序设计

第五节系统PCB设计实现

3.5.1系统PCB设计流程

3.5.2系统PCB版图注意事项

3.5.3设计完成的PCB版图

第六节控制系统实际测试结果

第四章多功能近眼显示控制接口电路设计研究

第一节多功能显示控制电路的设计背景、特色与目标

第二节多功能显示控制接口电路设计参数分析

4.2.1电压接口标准与电源设计

4.2.2视频信号输入接口的确定

4.2.3视频信号输出接口的确定

4.2.4 12C总线接口

4.2.5数据ROM存储器及其接口

4.2.6外部数据缓存存储器及其接口

4.2.7时钟输入接口

4.2.8小结

第三节多功能显示控制电路内部架构设计

4.3.1系统典型应用环境

4.3.2多功能显示控制接口电路内部架构

4.3.3系统工作流程说明

第四节多功能显示控制接口电路核心功能模块设计

4.4.1多显示控制模式选择的实现方法

4.4.2伽玛校正的算法选择与设计实现

4.4.3系统12C总线控制电路设计实现

4.4.4视频数据缓存设计

4.4.5场内视频数据去隔行算法设计

4.4.6时钟系统设计与实现

第五章总结

参考文献

致谢

个人简介、学术论文与科研成果