电子信息工程开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题 目: 基于VHDL语言的LED显示控制器的设计 院系名称： 国际学院 专业班级： 电子信息工程技术07级1班 学生姓名： 赵瑾睿 学 号： 20073930105 指导教师： 焦素敏 教师职称： 副教授 2010 年 3 月 10 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写20004000字左右的文献综述：文 献 综 述一 研究意义如今我们走在大街上随处可一见到一些屏幕滚供着不同的信息，其中屏幕的大小不一、形态各异。但都给我们出行带来了极大方便，尤其在飞机场、火车站和一些大型的晚会现场我们到处都可以见到一些大型荧屏，其实这些就是我们常说的LED显示屏，如今LED显示屏已在我们的生活中随处可见，LED显示屏也在我们正货中起到了越来越重要的作用。那究竟什么是LED显示屏呢？LED显示屏（LED panel），是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。而LED显示屏运用到的最组要的技术就是LED技术LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。中国LED产业起步于20世纪70年代。经过30多年的发展，中国LED产业已初步形成了包括LED外延片的生产、LED芯片的制备、LED芯片的封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链。在“国家半导体照明工程”的推动下，形成了上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄七个国家半导体照明工程产业化基地。长三角、珠三角、闽三角以及北方地区则成为中国LED产业发展的聚集地。LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。目前较常用两种方案来实现LED显示控制器的设计一种是用C语言进行系统功能编程，通过单片机 (MicroControllerUnit，MCU)加以实现。另一种是用VHDL硬件描述语言进行系统功能编程，通过现场可编程门阵列(Field Program2mable Gate Array ,FPGA)加以实现。其中较第一种方案第二种方案既用VHDL进行编辑通过FPGA芯片加以实现的设计越来越多，究其原因就是VHDL语言较C语言更加灵活多变更适合进行硬件系统开发。而单片机属于集成控制器件，也可用于模拟数字器件，但过于复杂，代价也相对较高，但FPGA则是操控层次更低,所以自由度更大的芯片，对FPGA的编程在编译后是转化为FPGA内的连线表，相当于FPGA内提供了大量的与非门、或非门、触发器等基本数字器件，编程决定了有多少器件被使用以及它们之间的连接。只要FPGA规模够大，这些数字器件理论上能形成一切数字系统，包括单片机甚至CPU。FPGA在抗干扰，速度上有很大优势，而且FPGA属于电路器件用于使用一个数字器件设置成多种不同数字器件，可迅速使用一种器件转变成另一种数字器件，可对不同功能的器件只生产一种万能的器件，对少量应用的数字器件可大大减少开发过程和成本。本设计就是基于VHDL语言的通过FPGA来实现的一种LED数码管显示控制器的设计，该显示控制器本设计主要运用动态LED数码管显示控制原理，完成单一字符或者8位数字的显示控制功能，用VHDL描述了整个设计,并在FPGA芯片上实现了该数码管显示控制器。VHDL是一种面向设计，多层次的标准化硬件描述语言，并已经被广泛接受为描述，验证和设计数字系统的最重要的标准语言之一。VHDL可以不依赖“冯诺依曼结构”，即不仅仅是时序机的设计,而允许设计是真正并行的,从而为设计者提供了一种全新的数字系统的设计途径。使用VHDL语言不只是意味着代码的编写，更是为了便于建立层次结构和元件结构的设计。利用VHDL编写的电路模块可被重复利用，故可以简化设计者的设计工作，大大缩短设计时间，提高工作效率。该设计利用VHDL语言对LED数码管控制器进行设计和描述,并在FPGA芯片上实现了该数码管控制器。LED数码管由8段发光二极管构成，每一个都是一个发光二极管，通过不同的组合，可用LED数码管来显示数字09、字符AF。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构。共阴极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其他管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字和字符。此时要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还必须根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。共阴极数码管接法则刚好相反。要谈及LED数码管就不得不提及动态显示，那究竟什么是动态显示呢？动态显示就是逐个轮流点亮各位数码管，这个逐位点亮显示器的方式称为位扫描。动态扫描显示接口是单片机系统中应用最为广泛的一种显示方式。其接口电路是把所有显示器的8个笔画段adp同名段并联在起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受IO线控制。CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器由于同名端并连接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM端，而这一端由IO控制的，所以就可以自行决定何时显示哪一位了。当以动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依次循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉，即达到多个数码管同时显示的效果。但是，延时（导通频率）也不是越小越好，因为LED数码管达到一定亮度需要一定时间。如果延时控制不好则会出现闪动，或者亮度不够。一般演示0.005s可以达到满意的效果。修改时间，亦能得到更多的显示效果，如加长延时时，是的数码管显示一小段时间，再点亮下一个，即可得到数码管逐段显示的效果。另外，现实的字符有变化时，可在延时到达时送一个低电平（共阴极数码管）让LED数码管线短暂熄灭，在显示下一个字符，可是在视觉上字符的变化更为清晰。采用动态显示方式比较节省I/口，硬件电路也比较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。另外一个方面，采用动态方式显示方式有2个优点：其一是节约FPGA的I/O口，其二是降低功耗。每次向LED写数据的时候，通过片选信号选通1个LED管，然后把数据写入该LED管。二、研究目的 （1）本课题主要是通过VHDL语言编辑，并使用MAX+plusII进行编译仿真。 （2）通过将数据下载到FPGA芯片实现对LED数码显示组件的控制，从而显示单一字符和8位数字三本课题的研究进度（1）2010.1.1120101.18选定毕业课题；（2）2010.2.252010.3.9搜集研究和分析文献资料，完成开题报告；（3）2010.3.102010.3.30系统方案论证与设计；（4）2010.3.312010.4.30完成LED显示控制器功能程序编写，4月15日前完成英中文翻；（5）2010.5.12010.5.18完成对系统仿真与调试；（6）2010.5.192010.6.8完成整理资料，撰写论文；（7）2010.6.92010.6.15完成对论文检查修改，装订打印；（8）2010.6.1612010.6.20毕业论文答辩；四、已查阅参考文献：1潘松，王国栋.VHDL实用教程.北京：电子科技大学出版社，20012林明权等.VHDL数字控制系统设计范例. 北京：电子工业出版社，2003。3焦素敏.EDA应用技术. 北京：清华大学出版社，20054. 谭会生.ENA技术基础.湖南：湖南大学出版社，20045. 赵刚.EDA技术简明教程.四川：四川大学出版社，2004 6. 黄智伟.FPGA系统设计与实践. 北京：电子工业出版社，2005。7. 北京理工大学ASIC 研究所。VHDL 语言100 例详解。北京：清华大学出版社，1999.12。8. （美）沃尔夫（Wolf,W.）.基于FPGA的系统设计. 北京：机械工业出版社20069.潘松，黄计业.EDA 技术实用教程m.北京：科学出版社.2002。10.黄智伟主编,王彦,陈文光,朱卫华编著.全国大学生电子设计竞赛训练教程M.北京:电子工业出版社，2005.11. 付慧生.复杂可编程逻辑器件与应用设计 江苏：中国矿业大学出版社 2003.112. 谭会生，瞿遂春.EDA技术综合应用实例与分析. 西安：西安电子科技大学出版社，2004-11-1。13. 姜立东. VHDL 语言程序设计及应用.北京：北京邮电大学出版社，2001.814焦素敏. EDA课程设计指导书.河南工业大学胶印，200815. .赵雅兴，FPGD原理、设计与应用，天津大学出版社毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一课题研究的问题（1）本设计基于EDA技术的应用。要对EDA技术做充分的深入学习和了解，为以后的设计做好准备；（2）本毕业设计的程序编辑使用VHDL语言，需对VHDL语言进行研究；（3）对程序的编译和仿真需要MAX+plusII，需对MAX+plusII进行学习；（4）通过对FPGA芯片加载程序在LED显示器上显示单一字符及8位数字，对LED数码管显示组件的特点及显示原理进行研究；（5）综合既有研究成果，对基于VHDL语言的LED显示控制器的编程和工作原理方面的研究；二研究手段在指导老师的指导下，根据课题研究的目的，以严谨的科学态度进行分析，对研究课题做好充分准备，以课题为核心查阅相关书籍资料，争取掌握尽可能多的原始资料，同时对EDA技术进行全面深入的学习和研究，运用VHDL语言仔细编写程序在相关软件中进行仿真测试，及时改进程序中的错误和漏洞，以得出全面准确的结论。同时对研究进程作出科学的时间安排和调整，结尽最大努力在相应时间内完成已定工作，交指导老师处进行检查。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语