FPGA课程设计报告---基于CPLD的1602字符液晶显示系统设计.doc

fpga课程设计报告 题 目：基于cpld的1602字符液晶显示系统设计 院 系： 信息与电气工程学院 班 级： 电子信息工程 学 号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2011年7月 基于cpld的1602字符液晶显示系统设计1. 设计题目： 基于cpld的1602字符液晶显示系统设计2 设计要求技术指标： 要求用1602液晶显示字符； 显示内容：学号+英文姓名； 显示方式：流动显示，开关控制字符流动速度及方向；具有暂停和清 屏的功能；3 设计平台： quartusii 6.0软件 mars-1270 cpld 1602液晶4 设计思路与设计步骤： 1.1602液晶指令介绍： 要想控制1602液晶显示字符，首先需要弄清楚1602有那些可控管脚， 有哪些控制命令，如何控制其显示，如何控制其移动及如何控制其移动速度及方向等，下面首先介绍一下我所要用的指令及管脚等。 （1）接口说明：（2）基本操作时序：a.读状态：输入：rs=l，rw=h,e=h, 输出：db0-db7=状态字b.写指令：输入：rs=l，rw=l,e=下降沿脉冲，dbo-db7=指令码, 输出：无c.读数据：输入：rs=h，rw=h,e=h,输出：db0-db7=数据d.写数据：输入：rs=h，rw=l,e=下降沿脉冲，dbo-db7=数据, 输出：无 （3）指令集及其设置说明：a. 清屏指令： 功能： 清除液晶显示器即将ddram 的内容全部填入空白的ascii码20h; 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 将地址计数器(ac)的值设为0。b. 进入设置模式指令： 功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个 字符是否移动。参数设定的情况如下所示： 位名设置 i/d 0=写入新数据后光标左移 1=写入新数据后光标右移 s 0=写入新数据后显示屏不移 1=写入新数据后显示屏整体右移1字符c. 显示开关控制指令： 功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。参数设定的情 况如下： 位名设置 d 0=显示功能关 1=显示功能开 c 0=无光标 1=有光标 b 0=光标闪烁 1=光标不闪烁d. 设定显示屏或光标移动方向指令： 功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的情况如下： s/c r/l 设定情况 0 0 光标左移1格，且ac值减1 0 1 光标右移1格，且ac值加1 1 0 显示器上字符全部左移一格，但光标不动 1 1 显示器上字符全部右移一格，但光标不动e. 功能设定指令： 功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的情况如下： 位名设置 dl 0=数据总线为4位 1=数据总线为8位 n 0=显示1行 1=显示2行 f 0=57点阵/每字符 1=510点阵/每字符f. 设定cgram地址指令： 功能：设定下一个要存入数据的cgram的地址。 db5db4db3 为字符号，也就是你将来要显示该字符时要用到的字符 地址。(000111)（能定义八个字符） db2db1db0为行号。（000111）（八行）g. 设定ddram地址指令;功能：设定下一个要存入数据的ddram的地址。h. 数据写入ddram或cgram指令： 功能： 将字符码写入ddram，以使液晶显示屏显示出相对应的字符; 将使用者自己设计的图形存入cgram。 db7db6db5可为任何数据，一般取“000”。 db4db3db2db1db0对应于每行5点的字模数据。2. 设计流程： 弄懂1602中各种管脚及其控制方法以及各种指令的指令码后，就可以进 行程序的编写了，首先整理一下编写流程： 初始化 设置状态 状态转换 3.设计源程序： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity lcd_1602 is port ( clk : in std_logic; reset:in std_logic; lcdrs : out std_logic;-读或写指令|数据控制端 lcdrw : out std_logic;-读|写控制端 lcden : buffer std_logic; -使能端 data : out std_logic_vector(7 downto 0); key1: in std_logic; -拨码开关控制移动与不动； key2: in std_logic); end lcd_1602; architecture behavioral of lcd_1602 is type state is(set_qingping,set_nobusy,set_cursor,set_switch,set_ddram,write_data,set_ddram1,write_data1,set_ddram2,write_data2,set_ddram3,write_data3,set_ddram4,write_data4,set_ddram5,write_data5, set_ddram6,write_data6, set_ddram7,write_data7,set_ddram8,write_data8,set_ddram9,write_data9, set_ddram10,write_data10,set_ddram11,write_data11,set_ddram12,write_data12,set_ddram13,write_data13,set_ddram14,write_data14,set_ddram15,write_data15,set_ddram17,write_data17,set_ddram16,write_data16,set_ddram18, write_data18,set_ddram19,write_data19,set_ddram20,write_data20, set_ddram21,write_data21,set_ddram22,write_data22,set_ddram23,write_data23,set_cgram,write_cgram,set_ddram24,write_data24,set_ddram25,write_data25,shift_cur,shift_display); -定义各种状态type ram2 is array(0 to 7) of std_logic_vector(7 downto 0);constant cgram:ram2:=(00011111),(00000100),(00000100), (00011111),(00000100),(00000100),(00000100),(00011111); -把“王”字字模写入数组；signal current_state:state;signal clkcnt: std_logic_vector(18 downto 0);constant divcnt:std_logic_vector(18 downto 0):=1111001110001000000;signal clkdiv: std_logic;signal tc_clkcnt: std_logic; signal clk_int: std_logic;signal clkdiv2: std_logic;signal clkdiv3: std_logic;signal clkdiv6: std_logic； begin lcdrw = 0 ; -读写控制端设为写有效 process(clk,reset) begin if(reset=0)then clkcnt=0000000000000000000; elsif(clkevent and clk=1)then if(clkcnt=divcnt)then clkcnt=0000000000000000000; elseclkcnt=clkcnt+1; -对系统时钟进行分频使其工作周期为12.5ms end if; end if;end process；tc_clkcnt=1 when clkcnt=divcnt else 0; -tc_clkcnt为12.5msprocess(tc_clkcnt,reset)begin if(reset=0)thenclkdiv=0; elsif(tc_clkcntevent and tc_clkcnt=1)thenclkdiv=not clkdiv; -进一步分频使clkdiv=2*12.5ms; end if;end process;process(clkdiv,reset)begin if(reset=0)thenclk_int=0; elsif(clkdivevent and clkdiv=1)thenclk_int= not clk_int; -再进一步分频使clk_int=4*12.5ms end if;end process;process(clk_int,reset)begin if(reset=0)thenclkdiv2=0; -再进一步分频使clkdiv2=8*12.5ms elsif(clk_intevent and clk_int=1)thenclkdiv2= not clkdiv2; end if;end process;process(clkdiv2,reset) begin if(reset=0)thenclkdiv3=0; -再进一步分频使clkdiv3=16*12.5ms elsif(clkdiv2event and clkdiv2=1)then clkdiv3= not clkdiv3; end if;end process;process(clkdiv3,reset)begin if(reset=0)thenclkdiv6=0; -还是进一步分频使clkdiv6=32*12.5ms elsif(clkdiv3event and clkdiv3=1)thenclkdiv6= not clkdiv6; end if;end process;process(clkdiv3,reset)begin if(reset=0)thenlcden=0; elsif(clkdiv3event and clkdiv3=0)thenlcden= not lcden; -设置使能信号频率 end if;end process; 附注：进行多次分频的目地是为了使字符显示速度及移动速度等合适，便于观察。control:process(clk,reset,current_state)variable cnt1: std_logic_vector(3 downto 0); -控制各种状态及其转换 beginif reset=0thencurrent_state 1);lcdrs=0;elsif rising_edge(clkdiv6)then -使用clkdiv6是为了和lcden吻合，达到使能目地 current_state = current_state ; lcdrs -测试空闲状态 data=00111000;-38h current_state data=00000110; -进入模式设置状态写入新数据后光标右移 current_state data=00001100; -显示开关控制状态;显示功能开 current_state data=00000001; -清屏指令 current_state data=10000000; -设置要显示数据的位置：第1行第1列80h current_state lcdrs=1; data=00110001;-设置要显示的数据1 current_state lcdrs=0; - 设置要显示数据的位置：第1行第2列81h data=10000001; current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据2 data=00110010; current_state lcdrs=0; - 设置要显示数据的位置：第1行第3列82h data=10000010;-82h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据8 data=00111000; current_state lcdrs=0;- 设置要显示数据的位置：第2行第4列83h data=10000011; current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据8 data=00111000; current_state lcdrs=0; - 设置要显示数据的位置：第1行第5列84h data=10000100;-82h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据4 data=00110100; current_state lcdrs=0; data=10000101; - 设置要显示数据的位置：第1行第6列85h current_state lcdrs=1; data=00110000; -设置要显示的数据0 current_state lcdrs=0; data=10000110;- 设置要显示数据的位置：第1行第7列86h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据1 data=00110001; current_state lcdrs=0; data=10000111;- 设置要显示数据的位置：第1行第8列87h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据5 data=00110101; current_state lcdrs=0; data=10001000;- 设置要显示数据的位置：第1行第9列88h current_state lcdrs=1; data=00101101; -设置要显示的数据- current_state lcdrs=0; data=10001001;- 设置要显示数据的位置：第1行第10列89h current_state lcdrs=1; data=01011010; -设置要显示的数据z current_state lcdrs=0; data=10001010;- 设置要显示数据的位置：第1行第11列90h current_state lcdrs=1; data=01000111; -设置要显示的数据g current_state lcdrs=0; data=10001011;- 设置要显示数据的位置：第1行第12列91h current_state lcdrs=1; data=01001100; -设置要显示的数据l current_state lcdrs=0; data=11000000;- 设置要显示数据的位置：第2行第1列c0h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据1 data=00110001; current_state lcdrs=0; data=11000001;- 设置要显示数据的位置：第2行第2列c1h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据2 data=00110010; current_state lcdrs=0; data=11000010;- 设置要显示数据的位置：第2行第3列c2h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据8 data=00111000; current_state lcdrs=0; data=11000011;- 设置要显示数据的位置：第2行第4列c3h current_state lcdrs=1; data=00111000;-设置要显示的数据8 current_state lcdrs=0; data=11000100;- 设置要显示数据的位置：第2行第5列c4h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据4 data=00110100; current_state lcdrs=0; data=11000101;- 设置要显示数据的位置：第2行第6列c5h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据0 data=00110000; current_state lcdrs=0; data=11000110;- 设置要显示数据的位置：第2行第7列c6h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据2 data=00110010; current_state lcdrs=0; data=11000111;- 设置要显示数据的位置：第2行第8列c7h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据8 data=00111000; current_state lcdrs=0; data=11001000;- 设置要显示数据的位置：第2行第9列c8h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据- data=00101101; current_state lcdrs=0; data=11001001;- 设置要显示数据的位置：第2行第10列c9h current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据x data=01011000; current_state lcdrs=0; data=11001010;- 设置要显示数据的位置：第2行第11列cah current_state lcdrs=1; -设置要显示的数据h data=01001000; current_state lcdrs=0; data=11001011;- 设置要显示数据的位置：第2行第12列cbh current_state lcdda=1; -设置要显示的数据y data=01011001; current_state lcdda=0; data=01000000; -设定cgram地址指令； current_state lcdda=1; cnt1:=cnt1+1; -向cgram中写入“王”字； data=cgram(conv_integer(cnt1); if cnt1 = 1000 then current_state lcdda=0; -设定王字的显示位置 第1行第13列 92h data=10001100; current_state lcdda=1; -设置要显示的王字 data=00000000; current_state lcdda=0; -设定王字的显示位置 第2行第13列 cch data=11001100; current_state lcdda=1; -设置要显示的王字 data=00000000; if key1=1 then current_state=shift_cur; elsif key2=1 then current_state lcdda=0; data=00010100; current_state lcdda=0; datanull; end case; end if; end process; end behavioral；4. 设计结果： 显示12884015-zgl王 12884028-xhy 王5. 自定义汉字显示：步骤如下：1. 先将自定义字符或汉字写入cgram，如下图定义a的字模一样所示：如果想自定义一个十，则八行的字符串