FPGA实验三液晶屏的显示设计.docx
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FPGA实验三液晶屏的显示设计
专业：
__电子信息工程__
姓名：
_____陈华杰_____
学号：
______
日期：
___4月4日___
地点：
应电楼303桌号2组
实验报告
课程名称：
_____FPGA实验______指导老师：
__竺红卫/陈宏__成绩：
__________________
实验名称：
____液晶屏的显示设计______实验类型：
_FPGA实验_同组学生姓名：
__
一、实验目的
1.熟悉实验板上液晶屏的工作原理；
2.熟悉驱动电路的源代码。
二、实验装置
1.电脑一台；
2.实验板一块；
3.实验板电源一只；
4.实验板连接电脑的下载线一根。
三、实验原理
实验板显著的特征是2线16字符液晶显示器LCD。
尽管LCD支持8位的数据接口，为了与其它的XILINX的开发板保持兼容并且尽可能减少针脚数，FPGA仅通过4位的数据接口线控制LCD，LCD通过使用ASCII标准和自定义字符可以有效地显示多种信息。
但是，这些显示速度并不是很快。
每半秒扫描一次以测试实际清晰度的界限。
与50MHz时钟频率相比，这样的显示速度是慢的。
PicoBlaze处理器可以有效地控制显示时间和显示内容。
字符LCD的供电电压是＋5V。
FPGA的I/O口信号的电压是3.3V。
但是，FPGA的输出电平是通过LCD来识别是有效的低电平还是高电平。
LCD控制器接收5VTTL信号电平，FPGA输出3.3V的LCMOS以满足5VTTL电压要求。
数据线上的390欧串联电阻，当LCD驱动一个逻辑高电平时，其用来防止了FPGA和SrtataFlsahI/O管脚的超负载。
当LCD_RW为高时，LCD驱动数据线。
在绝大多数应用中，LCD作为只读外围设备，几乎没有从显示器读数据。
四、操作方法和实验步骤
对于程序的各个步骤，如新建项目、新建VerilogHDL、新建.ucf文件、Synthesize、ImplementDesign、GenerateProgrammingFile、ConfigureTargetDevice等等，在实验一中已经展示过，每一次实验的基本操作步骤都是差不多的，故这里不再重复阐述。
本次实验总共需要做三份程序并观察现象：
1）例程
2）设计按键拨动时显示小时、分钟和秒，中间分别空一格。
3）按键拨动开始显示，10秒钟显示结束，结束时LCD上显示ABCDEF，同时八只LED灯亮。
五、实验源代码和现象
1）例程
UCF文件如下：
NET"CLK_50MHZ"LOC="C9";
NET"LCD_D<0>"LOC="R15";
NET"LCD_D<1>"LOC="R16";
NET"LCD_D<2>"LOC="P17";
NET"LCD_D<3>"LOC="M15";
NET"LCD_E"LOC="M18";
NET"LCD_RS"LOC="L18";
NET"LCD_RW"LOC="L17";
源代码如下：
modulelcd_write_number_test
（
inputCLK_50MHZ,
outputLCD_E,
outputLCD_RS,
outputLCD_RW,
output[3:
0]LCD_D
）;
wireif_ready;
regif_write;
reg[31:
0]if_data;
reg[1:
0]state;
reg[31:
0]cntr;
parameterIDLE=2'b00,
IF_WRITE_1=2'b01,
SET_IF_WRITE_0=2'b10,
WAIT=2'b11;
//InstantiatetheUnitUnderTest（UUT）
lcd_write_numberuut
（
.CLK_50MHZ（CLK_50MHZ）,
.LCD_E（LCD_E）,
.LCD_RS（LCD_RS）,
.LCD_RW（LCD_RW）,
.LCD_D（LCD_D）,
.if_data（if_data）,
.if_write（if_write）,
.if_ready（if_ready）
）;
initialbegin
if_data<=32'habba0123;
state<=IDLE;
if_write<=1'b0;
cntr<=32'b0;
end
always@（posedgeCLK_50MHZ）begin
case（state）
IDLE:
if（if_ready）begin
if_data<=if_data+1'b1;
if_write<=1'b1;
state<=IF_WRITE_1;
cntr<=32'b0;
end
IF_WRITE_1:
//thisstatetokeepif_writeupfor2cycles
state<=SET_IF_WRITE_0;
SET_IF_WRITE_0:
//setif_write0andstartthecounter
begin
if_write<=1'b0;
state<=WAIT;
cntr<=32'b0;
end
WAIT:
if（cntr<25000000）//waitfor0.5seconds
cntr<=cntr+32'b1;
else
state<=IDLE;
endcase
end
endmodule
`timescale1ns/1ps
modulelcd_write_number
（
inputCLK_50MHZ,
outputLCD_E,
outputLCD_RS,
outputLCD_RW,
output[3:
0]LCD_D,
input[31:
0]if_data,
inputif_write,
outputif_ready
）;
reg[7:
0]disp_data;
regdisp_rs;
reg[31:
0]disp_delay;
regdisp_write;
wiredisp_ready;
regdisp_b8;
reg[7:
0]char;
reg[1:
0]state;
reg[31:
0]number;
reginit_done;
regrunning;
reg[4:
0]shift_cntr;
regif_ready_r;
assignif_ready=if_ready_r;
lcd_displaydisplay
（.clk（CLK_50MHZ）,
.rst（1'b0）,
.lcd_e（LCD_E）,
.lcd_rw（LCD_RW）,
.lcd_rs（LCD_RS）,
.lcd_d（LCD_D）,
.if_data（disp_data）,
.if_rs（disp_rs）,
.if_delay（disp_delay）,
.if_write（disp_write）,
.if_ready（disp_ready）,
.if_8bit（disp_b8）
）;
parameterNB_CHARS=8'd12;
parameterSTART=2'b00,
WAIT_WRITE_0=2'b01,
WRITE_1=2'b10,
WAIT_WRITE_1=2'b11;
initialbegin
state<=2'b00;
char<=8'b0;
init_done<=1'b0;
if_ready_r<=1'b0;
shift_cntr<=5'b0;
end
always@（posedgeCLK_50MHZ）begin
if（init_done&&char>8'd16）begin
if（disp_ready）
if_ready_r<=1'b1;
if（if_write）begin
char<=4'd8;//resetthedisplay
end
endelseif（char<=8'd16）begin
if_ready_r<=1'b0;
case（state）
START:
if（disp_ready）begin
disp_write<=1'b1;
state<=WAIT_WRITE_0;
end
WAIT_WRITE_0:
state<=WRITE_1;
WRITE_1:
begin
disp_write<=1'b0;
state<=2'b11;
end
WAIT_WRITE_1:
begin
state<=START;
char<=char+8'b1;
end
endcase//case（state）
end//else:
!
if（!
running）
end//always@（posedgeCLK_50MHZ）
always@（negedgeCLK_50MHZ）begin
//thesenextstepsinitializetheLCDdisplay:
case（char）
0:
begin
disp_b8<=1'b0;
disp_data<=8'h30;
disp_delay<=32'd10000000;
disp_rs<=1'b0;
end
1:
disp_data<=8'h30;
2:
begin
disp_data<=8'h30;
disp_delay<=32'd1000000;
end
3:
begin
disp_data<=8'h20;
disp_delay<=32'd20000;
end
4:
begin
disp_b8<=1'b1;
disp_data<=8'h28;
end
5:
disp_data<=8'h06;
6:
disp_data<=8'h0C;
7:
begin
disp_data<=8'h01;
disp_delay<=32'd1000000;
init_done<=1'b1;
shift_cntr<=5'd9;
end
8:
//thisstateprovidesanentrypointtoresetthedisplayandthen
//goontothedefaultstatethatwritesthenumber
begin
disp_rs<=1'b0;
disp_data<=8'h01;
disp_delay<=32'd1000000;
shift_cntr<=5'b0;
number<=if_data;
end
default:
//statemachinetoprinta32-bitnumberout
if（disp_ready&&state==START）begin
if（shift_cntr<5'd8）begin
disp_rs<=1'b1;
disp_delay<=32'd20000;
if（number[31:
28]<4'b1010）
disp_data<=number[31:
28
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