EDA(LED点阵显示屏控制系统设计)

《EDA技术与应用》 课程设计报告

题 目： LED点阵显示屏控制系统设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 自动化 学生姓名： 学 号： 2014 指导教师：

2017年6月 19日至2017年 6 月23 日 ******* 1

《EDA技术及应用》课程设计任务书 一、设计题目 LED点阵显示屏控制系统设计

二、设计主要内容 (1) 控制要求 本课程设计要求根据输入指令要求对16*16点阵的LED显示屏进行显示控制，在控制过程中以EP3C10E144C8为主控芯片，利用译码芯片进行行扫描控制，同时输出字型码进行显示控制。 ① 根据控制要求，编写VHDL程序实现LED点阵屏控制功能； ② 使用字库转换软件实现汉字字型码的转换。 ③ 要求能够实现名字及学号的现示，要求能够实现字符不同的移动显示方向，能够实现不同的显示速度(时钟频率不变)。 (2) 设计要求 ① 设计FPGA的基础工作电路； ② 设计LED点阵屏，译码电路，驱动电路及FPGA芯片的硬件电路连接； ③ 程序设计及仿真调试； ④ 程序下载并进行硬件调试 （3）撰写说明书 ① 含系统硬件设计电路； ② 含软件设计（程序及必要的说明）； ③ 含软件仿真及生成的顶层文件，含代码生成的硬件电路； ④ 调试及调试结果，以及在调试过程中出现的问题及解决办法。 2

三、原始资料 (1) 16*16点阵LED屏可显示数字及汉字，对于点阵，在给出字型码数据的同时给出行扫描信号，通过控制给出数据的速度，结合人体的视觉效应可以使点阵屏稳定显示字符； (2) 本系统控制的还有译码电路及驱动电路。通过输出译码数据，可以调整显示字符的移动方向。 (3) 在控制过程中，可以外接控制开关控制字符显示方式； (4) EP3C10E144C8芯片只能输出3.3V电压，对于16个LED液晶灯的驱动是不够的，因此必须有外接驱动电路提供足够的驱动能力。

驱动点阵屏显示

根据输入信号产生点阵屏的控制

控制信号 驱

动 电 路

CLK 译 码 电 路 3

四、要求的设计成果 在QuartusII软件中新建原理图文件，编译，仿真，锁定管脚并下载到目标芯片。 (1) 根据设计要求, 设计系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能； (2) 在QuartusII软件中，编写各个模块VHDL源程序；并上机调试通过； (3) 根据软件编好用于系统仿真的测试文件； (4) 编好用于硬件验证的管脚锁定文件； (5) 记录系统各个模块仿真结果； (6) 记录调试过程中出现的问题及解决办法。 注意：基本要求学生必须完成，学有余力的学生可以在基本要求完成的前提下，选择其它方案完成设计。一般来说，生成的硬件电路越简单考查评价就越高。 五、进程安排

序号 课程设计内容 学时分配 备注 1 集中学生学习课程设计的关键理论知识、分配设计任务、明确设计要求、查找资料等。 0.5天 2 根据任务的要求进行方案构思，初选方案，绘制系统原理框图并与指导教师讨论，方案定稿。 0.5天 3 完成各模块的VHDL程序设计、编译和时序仿真 2天

4 编程、下载，结合硬件平台，进行调试。完成顶层文件图绘制，对编制好的文件交给老师检查，并按照老师要求修改。 1天 5 撰写课程设计说明书 0.5天 6 答辩及验收课程设计 0.5天 合计 5天 六、主要参考资料

[1] 侯伯享. VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计. 西安：西安电子科技大学出版,2010

[2] 潘松. EDA技术实用教程. 成都：电子科技大学出版社,2010

[3] 李玉山. 电子系统集成设计技术. 北京：电子工业出版社，2010.6.

[4] 李国丽.EDA与数字系统设计.北京：机械工业出版社,2009

[5] 周彩宝.VHDL语言及其应用. 上海:华东计算机技术研究所：2009

[6] 谭会生.EDA技术中和应用实例与分析.西安:西安电子科技大学出版社,2008

指导教师（签名）： 20 年 月 日 4

摘 要：我国经济正处于发展的高峰期，也需要广大的公共场合信息公示平台，而利用LED点阵

滚动显示正好符合情况，且这种方式已经成为信息传递的一种重要手段。因此，在日常生活中，点阵随处可见。通过多种控制手段，点阵还可以实现各种文字甚至图案的动态显示。在不同的应用场合，点阵的设计要求也是不同的。传统思路一般是应用单片机实现点阵控制，但该方法有一定的局限性。 该次课程设计主要研究利用VHDL语言编程来设计汉字的显示。首先描述相应的设计电路；然后叙述在16*16矩阵显示汉字的原理；最后给出描述功能的VHDL设计语言。并通过编程、调试、仿真、下载正确实现汉字滚动、扫描显示结果。

关键词： LED点阵；FPGA；VHDL语言；汉字滚动显示。 5

目录 1．实验要求及总体方案 ..................................................... 1 1.1 实验要求 .............................................................. 1 1.2 扫描显示 .............................................................. 1 1.3 滚动显示 .............................................................. 1 2．LED点阵显示原理 ....................................................... 1 2.1 LED点阵原理 .......................................................... 1 2.2汉字取模 .............................................................. 2 3．扫描显示 ............................................................... 3 3.1 设计基本原理 .......................................................... 3 3.2计数器设计 ............................................................ 3 3.3 列驱动设计 ............................................................ 4 3.4 行驱动设计 ............................................................ 4 4.仿真图原理图及实物图 .................................................... 4 4.1仿真图 ................................................................ 4 4.2原理图 ................................................................ 5 4.3实物图 ................................................................ 6 5.程序 .................................................................... 7 参考文献： ............................................................... 10 1

1．实验要求及总体方案 1.1 实验要求 本课程设计要求根据输入指令要求对16*16点阵的LED显示屏进行显示控制，在控制过程中以EP3C10E144C8为主控芯片，利用译码芯片进行行扫描控制，同时输出字型码进行显示控制。

1.2 扫描显示 采用从上往下依次点亮，扫描显示16列。每次显示一个汉字，显示完毕后扫描显示第二汉字，之后刷新显示第三汉字，依次刷新显示“高思禹20142101009”。循环显示以上汉字。

1.3 滚动显示 利用ROM库的方法，采用滚屏显示，使每一位都置‘1’这就实现了点亮；当第‘0’位也置‘1’后，给第0位也置‘0’，再采用上下的方法将每一位都置‘0’，这就实现了反相依次熄灭，等第15位为‘0’时，又重新开始，以此循环。

2．LED点阵显示原理 2.1 LED点阵原理 以下为16×16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。