可编程逻辑器件课程设计

编号：1104020414课程设计（可编程逻辑器件与应用）题目：128*32LCD液晶显示器汉字显示院（系）计算机与信息工程学院专业信息工程班级信息112班学生姓名马博渊2014年6月北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用I摘要本可编程逻辑器件与应用设计基于EL-EDA-VI实验电路箱、E-Play-SOPC开发板，主要利用Altera公司的Cyclone系列的FPGA芯片与VerilogHDL语言，针对于12832LCD液晶显示屏，进行开发。通过输入时钟与预置显示字符，让字符串依次显示在液晶显示屏上，并且在显示完整后，保持不变。通过仔细研究讨论了多种方案后，决定采用一个较为可行的方案完成设计，即为利用FPGA发出控制信号与所需显示的数据，通过控制电路，对LCD驱动时序并且显示数据。本次设计，基于QUARTUSII软件进行功能仿真和测试，通过编译后，利用JTAG接口将程序烧录入FPGA中，在实验箱上连接好电路，观察实验结果。本设计，实验效果良好，具有稳定、渐变效果的输出，字符输出准确，实验程序清楚明了。关键词：VerilogHDL，12832液晶显示屏，FPGA，依次显示，功能仿真北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用II目录1绪论LCD液晶显示器汉字滚动显示...................................................................................12设计方案分析........................................................................................................................12.1设计要求......................................................................................................................................12.2设计思路......................................................................................................................................12.3设计原理简述..............................................................................................................................12.3.112832液晶显示器.................................................................................................................12.3.2FPGA控制模块......................................................................................................................22.3.3整体设计原理.......................................................................................................................23LCD液晶显示汉字的设计实施..............................................................................................33.1硬件电路......................................................................................................................................33.1.1FPGA.......................................................................................................................................33.1.2液晶显示屏12832.............................................................................................................33.2程序设计......................................................................................................................................54系统测试分析......................................................................................................................114.1仿真测试分析............................................................................................................................114.1.1功能仿真分析.....................................................................................................................114.1.2时序仿真分析.....................................................................................................................124.3电路下载测试分析....................................................................................................................135结论......................................................................................................................................14参考文献..................................................................................................................................14北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用11绪论LCD液晶显示器汉字显示本次设计的意图在于利用Verilog语言实现汉字在12832LCD液晶显示屏显示字符和汉字，实现功能仿真，并在实验设备上调试通过。设计的意义在于增强关于Verilog语言的掌握熟练程度，熟悉状态机，能够综合利用所学知识，自行设计硬件语言的灵活使用与硬件设计能力。并且，在课程之外拓展关于液晶显示屏等常用硬件的相关知识，将理论与实际操作实现结合。本报告涉及设计方案的阐述和说明，程序与电路的设计与测试，软件仿真测试与硬件操作测试与实验结果说明。2设计方案分析2.1设计要求用Verilog语言实现汉字在12864LCD的显示，实现功能仿真，并在实验设备上调试通过。静态显示（基本功能）：显示“北京工商大学”；2.2设计思路通过FPGA发出控制信号与需要显示的数据，控制LCD液晶显示屏进行显示。显示字符通过查找相关字库（GB）（具体至百度下载：汉字十六进制转换工具），找到所要查找的汉字对应的十六进制数表示方式，利用程序预置对应输出的汉字和字符，使用外部时钟（频率：10HZ），控制显示器在按下复位键（reset键）时，开始依次逐渐显示对应的转码后的正常可读的字符。利用外部晶振，输入时钟信号，控制显示器的显示过程与效果。2.3设计原理简述2.3.112832液晶显示器C12832-19B中文液晶显示模块的液晶屏幕为128*32，可显示两行字符，每行可显示八个汉字。（如图2.1）汉字和相关字符可查阅12832的字库，获得对应的十六进制数。北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用2图2.1C12832-19B中文液晶2.3.2FPGA控制模块实验板E-PLAY-SOPC上以FPGA芯片为核心，通过JTAG接口实现与PC的连接，便于下载和在线调试程序。通过VGA电路模块与实验箱EL-EDA-VI相连接与控制。在FPGA中写入编写好的相关程序，实现硬件的控制。这里，使用Verilog语言，编写显示字符的程序，通过FPGA，使用实验箱上的10Hz频率作为外部时钟，将实验效果显示在液晶显示屏上。2.3.3整体设计原理图2.2整体设计图FPGA(E-PLAY-SOPC)EL-EDA-VI（按键、I/O信号输出口、时钟频率信号控制模块）LCD显示内容控制信号显示内容控制信号北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用33LCD液晶显示汉字的设计实施3.1硬件电路3.1.1FPGA图3.1SOPC板上FPGA管脚示意图注：VGA模块用于与实验箱底板相关连接与控制，在程序中设置四位VGA为0001，目标是使用实验箱的开关、信号输出口与时钟频率信号模块，以便于与液晶显示屏进行电路连接。3.1.2液晶显示屏12832北京工商大学课程设计–可编程逻辑器件与应用4图3.212832液晶显示器引脚说明图其中：LED+、LED-：背光源正负极VDD、VSS：LCD电源及地DB0~DB7：8位数据线XRES：复位信号（低电平有效）PSB：控制界面选择选择，0：串行；1：并行4位/8位RS(CS)：并行时为寄存器选择，0：指令寄存器；1：数据寄存器串行时为片选控制，0：禁止；1：允许R/W(SID)：并行时为读写控制，0：写；1：读串行时为输入串行数据E(SCLK)：并行时为读写数据起始串行时为串行时钟的输入3.1.3EL-EDA-VI实验电路箱管脚及C12832-19B配置：VGA[3]----管脚:163VGA[2]---管脚：164VGA[1]----管脚:161VGA[1]---管脚：162rst_n--------管脚：105,对应实验箱SW1（与LCD相连）RS----------管脚：165,对应实验箱IO5，（与LCD相连）RW---------管脚：166，对应实验箱IO6,因为一直是写状态，由程序置0；（与LCD相连）E-----------管脚：167，对应实验箱IO7，（与LCD相连）PSB-------高电平并行传输，所以一直置高（接3.3V）XRES-----低电平复位，所以一直置高（接3.3V）Clock-----管脚：28,对应实验箱IO3，因为对应10赫兹，将开关调至1011附加说明：EDA-VI底板上IO_CLK为4位拨码开关SW20—SW17来控制输出40M分频后的可调时钟。SW20SW19SW18SW17IO_CLK11111Hz北京工商大学课程设计–可编程逻