基于FPGA的点阵式液晶显示控制模块的设计说明.doc

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1、摘要：随着人们生活水平的提高，对显示器的要求也随之提高了。液晶作为一种新兴的显示器，以其节电、低辐射、体积小、散热小等优点，迅速成为最受欢迎的显示器之一。并且它不仅能把想要知道的数据以数字形式表示出来，它甚至可以很直观方便的以汉字与图表的形式表示出来，后者的功能是一般的七段LED数码管所不能实现的。而且液晶显示器是纯数字设备因此与此连接的设备也是数字的，从而可以减少在数模转换过程中的信号损失和干扰，其次不需要进行时钟频率、向量的调整。而基于FPGA控制的液晶显示器以其快速性和稳定性的优势受到了越来越多的研究。本设计我们采用

2、的液晶的型号是GDM12864，在理解其显示原理和引脚结构的基础上，把该液晶分为8页，这样可以只用其中的一部分来进行显示。我们主要设计的是显示模块部分的编程，为了简化设计，把该部分分为控制显示程序和字库的调用模块。字库对于编写控制模块的程序，我们要用到QuartusII软件来编译和仿真程序。QuartusII软件自带的仿真器支持波形文件作为激励。关键字：液晶FPGAQuartusII控制一引言1.1课题的来源、意义近年来越来越多的设备上都是用液晶进行显示的，它与传统的CRT显示器相比最大的优点就是耗电更量低并且体积更小。一

3、般说来，液晶的耗电量还不到CRT显示器的一半，而体积还不到后者的1/4。而相比较于LED数码管，它可以显示的信息要更丰富。我们都知道，LED数码管只能显示数字，这对于普通设备上的简单显示也就足够了，但对于稍微复杂的字母汉字以及图像的显示，就完全不能和液晶显示器相比了。所以单从人机交互的方面考虑，液晶无疑是最理想的，从而液晶显示器成为了现在工业仪表和工业控制等领域的主流显示器。由于用普通的原理图方式来设计和管理包含上万甚至几十万、上百万个晶体管的集成电路是十分复杂甚至不可能实现的，而这正是FPGA芯片的优点所在。而且近几年用

4、综合工具把可综合风格的HDL模块转换成具体电路发展非常迅速，大大提高了复杂数字系统的设计生产率。所以FPGA产品已经从最初的通信行业扩展到消费电子、军事航天、汽车电子等行业。而传统的用于控制液晶显示的单片机或ＤＳＰ由于运算速度方面不是令人满意，显示显示效果并不理想。研究人员因而把目标转移到ＦＰＧＡ芯片上来。1.2课题的研究意义和发展现状1.2.1课题的研究意义现代计算机与通信系统的电子设备中广泛使用了数字信号处理的专用集成电路。它们主要用于数字信号的传输所必须的滤波、变换、编码、解码、加密、解密、校验、压缩、解压等，对于处

5、理这些以大量的数学运算为基础的处理，传统的C、Pascal、Fortran、Basic语言或汇编语言这几种常用的编程语言都可以。如果只研究算法，只在通用的计算机上运行程序或利用通用的CPU来设计专用的微处理器嵌入系统，掌握上述语言就足够了。如果需要设计和制造能进行快速计算的硬件逻辑专用电路，必须学习数字电路的基本知识和硬件描述语言。因为现代复杂数字逻辑系统的设计都是借助于EDA工具完成的，无论电路系统的仿真和综合都需要掌握硬件描述语言。近年来数字信号处理（DSP）系统的研究人员一直在致力于研究出更快的算法来实现对信号的即时

6、处理。当产生比较可靠的算法后，就通过各种编程语言及仿真软件来仿真实现。但随着信息技术的快速发展以及人们对设备的智能化、微型化、低功耗方面的要求的提高，很多工程项目都要求系统的实时响应。所以我们的处理系统在接受到信号后必须在毫秒甚至微秒级的时间处理完成并送到的相应的输出模块中。这时通用的微处理器或专用与信号处理的微处理器显然是无法实现的。对于这些复杂的运算，只能用专用的高速硬线逻辑电路即FPGA器件来实现。在FPGA的高速大规模集成电路的基础上实现对数字信号的实时处理。而现代专用集成电路的设计是通过电子设计自动化（EDA）工

7、具实现的。1.2.2课题的发展前景FPGA可以用硬件描述语言（HDL）的程序设计硬件，其好处主要体现在：理解容易，电路的调试速度快，维护简单，有很多易于掌握的仿真、综合和布局布线工具，还有可以用C语言配合HDL来做逻辑设计的布线前后的仿真并验证功能是否正确。CPLD能完成任何数字器件的功能。上至高性能CPU，下至简单的74系列电路，都可用CPLD实现。这些器件如同一白纸或是一堆积木，可以通过原理图或硬件描述语言自由设计一个数字系统。再通过QuartusII等软件仿真，还可以事先验证设计的正确性。在完成PCB以后，还可以利用

8、在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用CPLD器件，可以大大缩短设计时间，支持可重复擦写，减少PCB面积，提高系统的可靠性。PLD的这些优点使得它在90年代后得到飞速发展。二点阵式液晶显示控制模块的原理介绍2.1点阵式液晶显示控制模块基本原理2.1.1显示控制模块的基本原理该模块通过对FPG