利用拨码开关控制点阵进行十六进制数字显.docx

1、利用拨码开关控制点阵进行十六进制数字显中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名:杨述坤学 号：0706024104学 院:电子与计算机科学技术学院专 业:微电子学题 目:利用拨码开关控制点阵进行十六进制数字显示指导教师： 王红亮 职称: 讲师 2010 年 6 月 25 日 1、课程设计目的1.学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握点阵显示模块的工作原理及应用。2.掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。3.学习掌握可编程器件设计的全过程2、课程设计内容和要求2.1、设计内容利用拨码开关控制点阵进行十六进制数字显示，主要包括拨码开关译码电路，行选控制模块和列字符扫描信号。2.2、设计要求1

2、学习掌握拨码开关控制模块、点阵显示模块的工作原理及应用；2. 熟练掌握VHDL编程语言，编写拨码开关控制模块的控制逻辑；3. 仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能；4. 下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十六进制数字的显示；5. 整理设计内容，编写设计说明书。3、设计方案及实现情况3.1、设计思路图1 设计思路根据题目设计要求，将拨码开关的状态通过FPGA的控制在LED点阵上显示出来，系统框图如图1所示。本题目采用自顶向下的设计方法，将系统分为两个模块，先分别用MAX+PLUS II文本设计输入编写列选通模块和列字符扫描模块，然后用图形设计输入将两个模块和相应的输入输出进行

3、总的电路设计，通过编译、仿真、时序分析、器件编程、在线验证等一系列操作，最后完成整个设计过程。3.2、工作原理及框图图2 总体电路原理图LED点阵简介LED点阵式显示器不仅可以显示数字，也可显示所有西文字母和符号，与由单个发光二极管连成的显示器相比，具有焊点少、连线少，所有点在同平面、亮度均匀、外形美观等优点，可以代替数码管、符号管和米字管。如果将多块组合可以构成大屏幕显示屏用于汉字、图形、图表等等的显示，因此被泛用于机场、车站、码头、银行及许多公共场所的指示、说明、广告等场合。内部结构如图3。图3 1616的LED点阵显示内部电路图共阳极的16 16的LED点阵显示器的典型连接方式是： 每一

4、行的16个阳极连在一起，由行扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共16行阳极连线由16位分别控制；每一列的16个阴极连在一起，由列扫描码锁存器和驱动器的一位控制，总共16列阴极连线由16位分别控制。 点阵式LED显示器采用逐行扫描式工作。要使点阵显示出一个字符的编程方法是：首先选通第一行；接着，向行码锁存器写入该行的字型码。然后，按相同的方式选通第二行，写第二行的字型码由此类推，直到写完所有行的字型码，完成一个字符的显示。3.3、各模块简介功能描述：（1）列选控制模块在实验仪器中，1616点阵显示的驱动电路已经做好，并且其列选通信号为一4-16译码器的输出，所以我们在设计点阵控制接口时，其列选通

5、信号输出必须经4-16编码。 通过循环进行4位二进制数计数，从而给点阵提供列选通信号，列选通引脚功能如图4：图4 列选通引脚功能图（2）列字符扫描模块由点阵的显示原理及编程方法知：根据要显示的数字写出相应的字型码，然后根据逐行扫描的原理，首先选通第一行，接着，向行码锁存器写入该行的字型码。然后，按相同的方式选通第二行，写第二行的字型码由此类推，直到写完所有行的字型码，列字符扫描引脚功能如图5：图5 列字符扫描模块引脚功能图说明：当列选通接口SEL0-SEL3为“0000”时，选中第16列，为“0001”时，选中15列，以此类推。列选通按照00000001001011101111依次循环，在选中

6、某列时，对列进行扫描，当某点列和行都为“1”时，该点被点亮。硬件连接：将列选通模块的四位输出接到FPGA试验箱上点阵显示器的SEL0-SEL3四个列选信号输入引脚，将列字符扫描模块的十六位输出接到FPGA试验箱上点阵显示器的q0-q15共十六个列扫描信号输入引脚，根据对FPGA进行的管脚分布连接十六个拨码开关和时钟信号（给一个频率为HZ的时钟信号），完成硬件连线，下载程序到FPGA，观察结果。 补充：以上程序是使用4个拨码开关对LED点阵进行控制，若要用十六个拨码开关，则只需加一个拨码开关译码电路，其功能引脚如图6：图6 拨码开关译码模块引脚功能图3.4、仿真结果1、VHDL语言源程序-列字符

7、扫描信号产生源程序library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cora isport(ch: in std_logic_vector(3 downto 0); sel: in std_logic_vector(3 downto 0); q: out std_logic_vector(15 downto 0);end cora;architecture corn_arc of cora isbegin process(ch,sel) begin case ch is when 0

8、000= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示0 end case; when 0001= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示1 end case;when 0010= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示2 end case;when 0011= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示3 end case;when 0100= case sel is when 0

9、000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示4 end case;when 0101= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示5 end case;when 0110= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示6 end case;when 0111= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示7 end case;when 1000= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示8 end case;when 1001= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示9 end case;when 1010= case sel is when 0000=qqqqqqqqqqqqqqqqnull; -显示A end case;when 1011= case sel is when 0000=qqqq=0001111111111000; when 0