fpga8x8点阵.docx
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fpga8x8点阵
课程设计报告
题目：
8X8LED点阵数字显示电路
院（系）：
专业：
班级：
姓名：
设计日期：
报告书写要求
1、报告的撰写要求条理清晰、语言准确、表述简明。
报告中段首空两个字符，中文字体为宋体五号，数字、字符、字母为TimesNewRoman五号，且单倍行距。
2、报告中插图应与文字紧密配合，文图相符，技术内容正确。
每个图都应配有图题（由图号和图名组成）。
图题（宋体小五号）置于图下居中，其中图号按顺序编排，图名在图号之后空一格排写。
图中若有分图时，分图号用（a）、（b）等置于分图之下。
注：
框图、流程图（矢量图）用专业画图软件。
3、报告中插表应与文字紧密配合，文表相符，技术内容正确。
表格不加左、右边线，上、下线需加粗（1.5磅），每个表应配有表题（由表号和表名组成）。
表题（宋体小五号）置于表上居中，其中表号按顺序编排，表名在表号之后空一格排写。
4、报告中公式原则上居中书写。
注：
公式编辑器编写。
5、设计报告应按如下内容和顺序A4纸打印、左侧装订成册。
一、设计目的
1．掌握数字系统的设计方法；
2．掌握硬件描述语言——VerilogHDL；
3．掌握模块化设计方法；
4．掌握开发软件的使用方法。
二、设计要求
1．用8X8LED点阵实现简单字符的显示。
2．LED共阳方式；
3．采用扫描的方式显示信息，信息内容可存于文件；
4．显示方式：
自动滚动或者手动选择；
5．完成全部流程：
设计规范文档、模块设计、代码输入、功能仿真、约束与综合、布局布线、下载验证等。
三、设计环境
计算机、QuatusII开发软件
四、设计内容（设计原理和方案、程序设计、仿真分析和适配）
4.1设计原理和方案
点阵显示器的设计原理为用一块FPGA芯片控制其显示字符。
将编好的控制程序下载到FPGA芯片，外接5V工作电压，其时钟信号由芯片板上自带晶振提供，外接开关输入控制信号到FPGA芯片，由FPGA具体执行输出点阵显示器各点的控制信号。
如下图1
图1总原理框图
图
（2）为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如图（3）所示，只要
其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。
要使一个字符在显示器整屏显示，点阵点阵发光显示器就必须通过快速逐列点亮，而且是周而复始的循环点亮，使人眼的暂留视觉效应形成一个全屏字符。
4.2程序设计及仿真
4.2.1分频器模块程序设计及仿真
设计思路：
要输出4hz的信号，需要设计一个分频器来达到这个目的。
当K2、K3输入不同的高低电平时，来决定count和ccount的输出。
modulefenpin（clk_50Mhz,clk_4hz,k2,k3）;
inputclk_50Mhz,k2,k3;//输入端口声明
outputclk_4hz;//输出端口声明
reg[24:
0]count,ccount;
regclk_4hz;
always（posedgeclk_50Mhz）//可以理解为状态机
begin
if（（k2==0）&&（k3==0））
ccount<=500000000;
if（（k2==0）&&（k3==1））
ccount<=100000000;
if（（k2==1）&&（k3==0））
ccount<=50000000;
if（（k2==1）&&（k3==1））
ccount<=10000000;
if（countbegin
count<=count+1'b1;
clk_4hz<=0;
end
else
begin
count<=0;
clk_4hz<=1;
end
end
endmodule
仿真图：
仿真分析：
如图所示，输出信号对输入的时钟信号分频。
达到了预期效果。
4.2.2控制速度模块程序设计及仿真
设计思路：
要使一个字符在显示器整屏显示，点阵点阵发光显示器就必须通过快速逐列点亮，而且是周而复始的循环点亮，使人眼的暂留视觉效应形成一个全屏字符，所以设计了速度控制的模块。
modulesudu（clk,cnt）;
inputclk;
outputt;
regt;
reg[7:
0]p;
always（posedgeclk）
begin
if（p==8'b11111111）
begin
t<=1'b1;
p<=8'b00000000;
end
else
begin
p<=p+8'b1;
t<=1'b0;
end
end
endmodule
仿真图：
仿真分析：
如上图所示，速度控制模块在一段时间后由0低电平变为1高电平，开始产生效果，速度控制模块开始工作，达到了预期效果。
4.2.3显示字符模块程序设计及仿真
设计思路：
此模块相当于一个ROM，存储“ILOVEYOU”字符。
8行8列分别给出2进制数来控制64个小灯的高低电平，就达到了点亮与熄灭led灯的目的，从而可以在点阵上显示字符。
modulelove（clk,rst,disp_out,en）;
inputclk,rst;
output[7:
0]disp_out;//列8-14743494157515553
output[7:
0]en;//行H-A75-68D7-D0
reg[7:
0]disp_out;
reg[7:
0]en;
//rega;
parameterb=15;
reg[31:
0]t_scan;
always（posedgeclkornegedgerst）
begin
if（!
rst）begin
cnt_scan<=0;
end
elsebegin
cnt_scan<=cnt_scan+1;
end
end
always（cnt_scan）//列使能
begin
case（cnt_scan[15:
13]）//case里面这些就是根据不同的cnt_scan值输出灯的高低电平
3'b000:
en=8'b1111_1110;
3'b001:
en=8'b1111_1101;
3'b010:
en=8'b1111_1011;
3'b011:
en=8'b1111_0111;
3'b100:
en=8'b1110_1111;
3'b101:
en=8'b1101_1111;
3'b110:
en=8'b1011_1111;
3'b111:
en=8'b0111_1111;
endcase
end
always（cnt_scan）//字循环
if（cnt_scan[b+12:
b+11]==2'b00）
//begin//I
case（cnt_scan[b:
b-2]）
3'b000:
disp_out=8'b1100_0011;
3'b001:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b010:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b011:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b100:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b101:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b110:
disp_out=8'b1110_0111;
3'b111:
disp_out=8'b1100_0011;
endcase
elseif（cnt_scan[b+12:
b+11]==2'b01）
//begin//xin
case（cnt_scan[b:
b-2]）
3'b000:
disp_out=8'b11011011;
3'b001:
disp_out=8'b10100101;
3'b010:
disp_out=8'b01111110;
3'b011:
disp_out=8'b01111110;
3'b100:
disp_out=8'b01111110;
3'b101:
disp_out=8'b10111101;
3'b110:
disp_out=8'b11011011;
3'b111:
disp_out=8'b11100111;
endcase
elseif（cnt_scan[b+12:
b+11]==2'b10）
//beginU
case（cnt_scan[15:
13]）
3'b000:
disp_out=8'b10011001;
3'b001:
disp_out=8'b10011001;
3'b010:
disp_out=8'b10011001;
3'b011:
disp_out=8'b10011001;
3'b100:
disp_out=8'b10011001;
3'b101:
disp_out=8'b10011001;
3'b110:
disp_out=8'b10011001;
3'b111:
disp_out=8'b11000011;
endcase
else
case（cnt_scan[15:
13]）
3'b000:
disp_out=8'b11100111;
3'b001:
disp_out=8'b11100111;
3'b010:
disp_out=8'b11100111;
3'b011:
disp_out=8'b11100111;
3'b100:
disp_out=8'b11100111;
3'b101:
disp_out=8'b11111111;
3'b110:
disp_out=8'b11100111;
3'b111:
disp_out=8'b11100111;
endcase
endmodule
仿真图：
仿真分析：
由仿真图可知，在速度控制模块和分频器控制下，disp_out和en分别输出了11000011、11111110等不同的二进制数，可使8*8点阵上的led灯分别点亮或者熄灭，达到了显示字符的目的。
4.2.4顶层设计及仿真
4.3适配
1.器件选择：
所选器件为CycloneIIEP2C8Q208C8
2.引脚分配如下表所示：
NodeName
Direction
Location
clk
Input
IOBANK_1
k2
Input
PIN_E3
K3
Input
PIN_F9
dis_out[0]
Output
PIN_A7
dis_out[1]
Output
PIN_A13
dis_out[2]
Output
PIN_A5
dis_out[3]
Output
PIN_B6
dis_out[4]
Output
PIN_C4
dis_out[5]
Output
PIN_A9
dis_out[6]
Output
PIN_A8
dis_out[7]
Output
PIN_A10
en[0]
Output
PIN_C1
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