基于fpga及vhdl的led点阵汉字滚动显示设计方案

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1、基于FPGA及VHDL的LED点阵汉字滚动显示设计方案发布:2011-8-31

2、作者:——

3、来源:wangliuguo

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5、用户关注：汉字滚动显示器的传统设计方法是用单片机来控制的，虽然单片机方案具有价格低廉，程序编程灵活等特点，但由于单片机硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级，总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价，甚至有可能需要重新设计。况且，在以显示为主的系统中，单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低，单片机的优势得不到发挥，相当于很大的资源浪费。采用EDA技术的自顶向下的模块化设计方法，借助相关开发软件，例如Qu

6、a汉字滚动显示器的传统设计方法是用单片机来控制的，虽然单片机方案具有价格低廉，程序编程灵活等特点，但由于单片机硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级，总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价，甚至有可能需要重新设计。况且，在以显示为主的系统中，单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低，单片机的优势得不到发挥，相当于很大的资源浪费。采用EDA技术的自顶向下的模块化设计方法，借助相关开发软件，例如QualtusⅡ软件，将硬件描述语言——VHDL程序固化于具有丰富I/O口、内部逻辑和连线资源的FPGA(现场可编程门阵列)中。该技术具有系统设计效

7、率高、集成度好、保密性强、易于修改、易于实现等优点，成为当今数字系统设计主流技术。此方式所制作的LED点阵控制器，由于是纯硬件行为，具有速度快、可靠性高、抗干扰能力强、开发周期短等显著优点。1EDA点阵显示汉字原理以8×8的LED点阵为例，8×8的LED点阵是由64个发光二极管按矩阵形式排列而成，每一行上的发光管有一个公共的阳极(或阴极)，每一列上的发光管有一个公共的阴极(或阳极)，一般按动态扫描方式显示汉字或图形。扫描分为点扫描、行扫描和列扫描三种方式。行扫描需要按行抽取字型码，列扫描则需要按列抽取字型码。为满足视觉暂留要求，若使用点扫描方式

8、，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms。若使用行或列扫描，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms。由于所用实验板上提供有1kHz的时钟，本例设计中利用该时钟进行扫描，使每行扫描时间为1ms，实验结果显示亮度合适。现以行扫描为例简单说明动态扫描显示的原理。图1给出汉字“热”在点阵为列共阳时的行字模。工作时先将要扫描行的点阵字模从各列上输出，再让译码器选中(扫描)该行，使本行得以显示，接着再送下一行数据，再使下一行有效，直到8行全被扫描一遍。至此，一幅完整的文字信息就显现出来，然后再反复扫描这8行直至显示新的信

9、息。以下设计采用行扫描方式实现滚动显示。2硬件原理图整个电路由五大部分组成：时钟计数模块GEL_CLK，存储汉字字模的ROM模块ROMZI，数据分配器模块MUX，移位模块YW及显示模块XIANSH-I。时钟计数模块用于产生整个电路所需要的时钟及其对时钟的计数值，例如：移位时钟CLKYW，移位计数器CNTYW，字计数器CNTWORD，显示扫描计数器CNTSM。ROMZI模块是由QualtusⅡ中的LPM1PORTROM定制成，用来存储8个待显示的汉字。MUX模块用于在扫描时钟及扫描计数器的作用下，从ROM中读出一个汉字的8个行字模信息，送给移位模

10、块YW，YW模块在移位时钟及移位计数器作用下，根据SELECT信号选择对读出的字模信息，进行相应的移位(左移、右移、上移、下移)后，最后送显示模块DISP驱动LED点阵显示汉字。原理图如图2所示。3模块设计及时序仿真3.1时钟计数产生模块时钟计数产生模块由1kHz的输人时钟为基准，进行17位的循环计数CNT[16..O]。该时钟，既是动态扫描显示的时钟，也是从ROM中取一个字8个字模的时钟，对之进行的3位循环计数作为扫描显示计数器和取一个字的字型码计数器。CNT[16..O]中的CNT[9]是对该时钟的1024分频，将其作为移位时钟CNT_YW

11、，周期约为ls。CNT[13…lO]作为4位的移位计数器，是对移位时钟CLK_YW的计数，也是对移位位数的统计。16个状态使一个汉字逐列移进点阵，又逐列移出。每经过16个移位时钟，将会显示完一个汉字。CNT[16..14]作为3位的取字计数器。CNT[16…14]&CNT[2..O]作为ROM地址发生器。3.2ROMZI模块利用LPM参数化模块库中单口ROM，利用QualtusⅡ中的MegaWizardPlug-InManager定制而成，定制前首先要制作LPMROM初始化文件，其中存储待显示汉字的字模数据，然后按照LPMMegaWiz

12、ardPlug-InManager的向导提示，结合设计要求进行定制。图3为所定制ROM中的初始化汉字“元旦生日开心快乐”的字型码。数据分配模块MUX要