双色点阵显示控制器-北京邮电大学数字电路综合实验报告.doc

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1、数字电路综合实验报告班级:姓名:班内序号:学号:日期:一、实验摘要采用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。二、实验任务（1）任务要求双色点阵显示控制器设计实现

2、一个8×8双色点阵显示控制器。基本要求：1、固定红色显示一个汉字或图形，显示亮度4级可调，用一个btn按钮实现亮度调节，亮度变化视觉效果要尽量明显。2、用从红到绿8级渐变色显示一个固定汉字或图形。3、分别用单字循环显示、左右滚动显示、上下滚动显示三种显示方式单色显示四个汉字或图形，显示过程中，显示方式用一个btn按键进行切换。4、显示的图形或汉字要尽量饱满美观。提高要求：1、滚动显示过程中实现四种显示颜色的自动变换，颜色变化视觉效果要尽量明显。2、自拟其它功能。（2）EDA点阵显示汉字原理　　以8×8的LED点阵为

3、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。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。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，

4、然后再反复扫描这8行直至显示新的信息。以下设计采用行扫描方式实现滚动显示。三、任务解析和系统设计（设计思路、总体框图、分块设计、流程图、状态转移图）设计思路：基本要求：1、固定红色显示一个汉字或图形，显示亮度4级可调，用一个btn按钮实现亮度调节，亮度变化视觉效果要尽量明显。要实现亮度四级可调，选择用四个不同的占空比来控制发红光的发光二极管，当占空比较大时，则在红色发光二极管显示的亮度也就最强。选择红色发光二极管不同的亮度时，即相当于选择四个不同的占空比。当检测到时钟的上升沿时，占空比发生变化。所以还需要再设计一个

5、模值为4的计数器来控制这四个不同的占空比。发光二极管的八行输出是通过一个八计数器来控制的。行总而言之，显示亮度四级可调的固定红色汉字，要设计一个模值为4的计数器的模块，一个模值为8的计数器，一个有四个不同的占空比模块。通过红色发光二极管显示输出。2、用从红到绿8级渐变色显示一个固定汉字或图形。从红到绿八级渐变色，首先八种颜色的变化可以通过上一个功能里设计的模值为8的计数器来控制。然后颜色的变化不同则也是通过8个不同的占空比来实现，发光二极管有两个不同颜色的输出，红色和绿色占空比不一样，混合在在一起则会出现不同的颜色

6、。3、分别用单字循环显示、左右滚动显示、上下滚动显示三种显示方式单色显示四个汉字或图形，显示过程中，显示方式用一个btn按键进行切换。单字循环显示是通过检测到每一个移位时钟时，就将每一行按位向左移八位。左右滚动显示是通过行扫描实现左移，是通过每来一个移位时钟，将每一行的字模按位左移一位，扫描时钟到来时送出移位后的新字模，通过8次移位，可将一个汉字移出点阵平面，按类似的道理，也可以将一个汉字经8次移位后移进点阵平面。上下滚动显示则相反的，是通过列扫描实现上移，是通过每来一个移位时钟，将每一行的字模按位上移一位，扫描时

7、钟到来时送出移位后的新字模，通过8次移位，可将一个汉字移出点阵平面。因此，需要模值为8的计数器模块，一个移动的模块。提高要求：1、滚动显示过程中实现四种显示颜色的自动变换，颜色变化视觉效果要尽量明显。实现跟基本要求的第三个功能实现类似，只是显示四个不同的汉字时，加上四个不同的占空比就可以实现。总体框图（整体模块连接图）：四、分块设计（1）防抖模块：设计原因：只要有按键或是拨码开关，防抖电路就是不可缺少的一个模块。否则，按键信号中的一些毛刺和抖动往往会引起电路不可预知的错误。功能：将带有抖动的信号进行识别和判断，输出

8、持续时间超过0.1s的高电平信号。（2）计数器4模块设计原因：此次实验要求的第一个功能的四级亮度可调，需要用到一个计数器4来控制四种两度，当检测到计数器4输出的时钟发生变化时，既检测到上升沿时，占空比就要发生变化，从而达到四种不同的亮度。在第三个功能实现里，分别用单字循环显示、左右滚动显示、上下滚动显示三种显示方式单色显示四个汉字，三种功能的切换也需要用到计