8-8 点阵汉字滚动显示

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1、VHDL/EDA实习报告设计题目：基于FPGA的8*8点阵汉字滚动显示设计者：孙建章学号：15号班级：电子10-1指导老师：赵玉刚实习时间：2013/3/11~21FPGA设计的特点FPGA通常被认为是ASIC实现的一种替代手段.一般ASIC包括三种,既全定制、半定制(含标准单元和门阵列)以及可编程器件。对于前两种,需要支付不可重复使用的工程费用NRE(NonrecurringEngineering),主要用于芯片的流片、中测、分析的工程开销,一次费用一般在1万至数万美元以上。如果一次不成功、返工、甚至多

2、次返工,NRE费用将要上升。成本高、风险大,而通常对每个ASIC品种的需求量往往不大,NRE费用分摊到每个产品上价太高,用户无法接受。而对于可编程器件PLD(ProgrammableLogicDevice)正是可以解决上述问题的新型ASIC,PLD以其操作灵活、使用方便、开发迅速、投资风险小等突出优点,特别适合于产品开发初期、科研样品研制或小批量的产品.FPGA是一种新型的PLD,其除了具有PLD的优点外,其规模比一般的PLD的规模大。目前,Xilinx推出的XC4025可以达到25000门的规模,Alt

3、era公司的FLEX10K100系列芯片可达到十万门的规模,完全可以满足用户的一般设计需要。   FPGA的主要特点是:寄存器数目多,采用查找表计数,适合时序逻辑设计。但是互连复杂,由于互连采用开关矩阵,因而使得延时估计往往不十分准确。   FPGA也有其自身的局限性,其一就是器件规模的限制,其二就是单元延迟比较大。所以,在设计者选定某一FPGA器件后,要求设计者对器件的结构、性能作深入的了解,在体系结构设计时,就必须考虑到器件本身的结构及性能,尽可能使设计的结构满足器件本身的要求.这样就增加了设计的难度

4、。   离开对FPGA结构的详细了解,设计人员就不可能优化设计。因而设计人员必须了解FPGA器件的特性和限制,熟悉FPGA的结构。   在了解FPGA结构特点的基础上,就可以利用VHDL语言描写出高效的电路描述实现性能优化的电路。设计的主要工作本设计需要利用EDA工具软件QuartusII编写并调试系统的VHDL程序。并且每一个模块都在这个软件下进行了仿真。系统的VHDL程序编好过后先在实验室的EDA实验箱上下载调试，成功过后再根据电路焊接相应的电路板。最好将程序下载到制好的电路上验证。设计任务与要求（1

5、）在8*8LED发光二极管点阵上由右至左的方向滚动显示多个汉字(2）使用FPGA芯片实现硬件设计，并提供后置配置方案（3）建立描述滚动显示多汉字信息原理的数学模型。输出预定义“北华电子”设计原理LED点阵原理以下为8×8点阵LED外观及引脚图及其等效电路，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。图3.18×8点阵LED外观图图3.28×8点阵LED等效图点阵LED扫描法介绍点阵LED一般采用扫描式显示，实际运

6、用分为三种方式：（1）点扫描（2）行扫描（3）列扫描若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。8×8扫描LED点阵的工作原理同8位扫描数码管类似。它有8个共阴极输出端口,每个共阴极对应有8个LED显示灯，所以其扫描译码地址需3位信号线（SEL0-SEL2），其汉字扫描码由16位段地址（

7、0-8）输入。通过时钟的每列扫描显示完整汉字。设计方案方案一8×8扫描LED点阵只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。它有8个共阴极输出端口，每个共阴极对应有8个LED显示灯。本实验就是要通过芯片产生读时序，将字形从寄存器中读出，然后产生写时序，写入8×8的点阵，使其扫描显示输出。为了显示整个汉字，首先分布好汉字的排列，以列给出汉字信息（从8个Y轴线输入字模信息）；然后以128HZ的时序逐个点亮每一行（行扫

8、描），即每行逐一加高电平，根据人眼的视觉残留特性，使之形成整个汉字的显示。LED点阵每个点都有一个红色的发光二极管。点阵内的二极管间的连接都是行共阳，列共阴（要点亮的二极管给出低电平字模信息）。本实验采用共阴，当二极管的共阳极为高电平，共阴极为低电平时，所接点发光；反之处于截止状态，不放光。本实验采取行扫描方式，用列给文字信息，利用周期为1s的脉冲来控制所显示的字。汉字的存储用动态分时扫描技术使LED点阵模块显示图像，需要进行