EDA 16x16点阵显示.doc

课 程 设 计 报 告 课程名称课程名称 数字系统与逻辑设计数字系统与逻辑设计 课题名称课题名称 16 16 点阵显示点阵显示 专专 业业 通信工程通信工程 班班 级级 学学 号号 姓姓 名名 指导教师指导教师 乔汇东乔汇东 胡瑛胡瑛 2012 年年 7 月月 2 日日 湖南工程学院 课 程 设 计 任 务 书 课程名称 数字系统与逻辑设计 课 题 16 16 点阵显示 专业班级 通信工程 1001 班 学生姓名 学 号 指导老师 乔汇东 胡瑛 审 批 乔汇东 任务书下达日期 2012 年 6 月 23 日 任务完成日期 2012 年 7 月 2 日 数字系统与逻辑设计 课程设计任务书 一一 设计目的 设计目的 全面熟悉 掌握 VHDL 语言基本知识 掌握利用 VHDL 语言对常用的的 组合逻辑电路和时序逻辑电路编程 把编程和实际结合起来 熟悉编制和调 试程序的技巧 掌握分析结果的若干有效方法 进一步提高上机动手能力 培养使用设计综合电路的能力 养成提供文档资料的习惯和规范编程的思想 二 设计要求二 设计要求 1 设计正确 方案合理 2 程序精炼 结构清晰 3 设计报告 5000 字以上 含程序设计说明 用户使用说明 源程序清单 及程序框图 4 上机演示 5 有详细的文档 文档中包括设计思路 设计仿真程序 仿真结果及相 应的分析与结论 三 进度安排三 进度安排 第 二十 周 星期一 课题讲解 查阅资料 星期二 总体设计 详细设计 星期三 编程 上机调试 修改程序 星期四 上机调试 完善程序 星期五 答辩 星期六 星期天 撰写课程设计报告 附 课程设计报告装订顺序 封面 任务书 目录 正文 评分 附件 A4 大小的图纸及程序 清单 正文的格式 一级标题用 3 号黑体 二级标题用四号宋体加粗 正文用小四号宋体 行距为 22 正文的内容 一 课题的主要功能 二 课题的功能模块的划分 要求画出模块图 三 主要功能的实现 四 系统调试与仿真 五 总结与体会 六 附件 所有程序的原代码 要求对程序写出必要的注释 七 评分表 目录 一 一 16 1616 16 点阵显示的总体设计点阵显示的总体设计 1 1 1 16 16 点阵显示 1 1 2 基本设计思想 1 二二 16 1616 16 点阵显示的功能实现点阵显示的功能实现 3 2 1 系统的总体框图 3 2 2 系统的流程图 3 2 3 系统各功能模块实现 4 三 系统的调试与仿真三 系统的调试与仿真 8 四 总体与体会四 总体与体会 9 五五 附件附件 10 六六 评分表评分表 16 1 一 16 16 点阵显示的总体设计 1 11 1 16 1616 16 点阵显示点阵显示 本实验主要完成汉字字符在LED 上的显示 16 16 扫描LED 点阵的工作 原理与8 位扫描数码管类似 只是显示的方式与结果不一样而已 下面就本实 验系统的16 16 点阵的工件原理做一些简单的说明 16 16 点阵由此256 个 LED 通过排列组合而形成16 行 16 列的一个矩阵式的LED 阵列 俗称16 16 点阵 本实验的示例程序依次显示的是 湖南工程学院 要求每隔一秒换下一个 字显示 1 21 2 基本设计思想基本设计思想 单个的LED 的电路如下图11 1 所示 图11 1 单个LED 电路图 由上图可知 点阵内的二极管间的连接都是行共阳 列共阴 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 即对于单个LED 的电路图当Rn 输入一个高电平 同时Cn 输入一个低电平时 电路形成一个回路 LED 发光 也就是LED 点阵 对应的这个点被点亮 16 16 点阵也就是由16 行和16 列的LED 组成 其中每 一行的所有16 个LED的Rn 端并联在一起 每一列的所有16 个LED 的Cn 端 并联在一起 通过给Rn 输入一个高电平 也就相当于给这一列所有LED 输入 了一个高电平 这时只要某个LED 的Cn 端输入一个低电平时 对应的LED 就 会被点亮 具体的电路如下图11 2所示 2 图 11 2 16 16 点阵电路原理图 在点阵上显示一字符是根据其字符在点阵上的显示的点的亮灭来表示的 如下图11 3 所示 图 11 3 字符在点阵上的显示 在上图中 显示的是一个 汉 字 只要将被 汉 字所覆盖的区域的点 点亮 则在点阵中就会显示一个 汉 字 根据前面我们所介绍的点阵显示的 原理 当我们选中第一列后 根据要显示汉字的第一列中所需要被点亮的点对 应的Rn置为高电平 则在第一列中需要被点亮的点就会被点亮 依此类推 显 示第二列 第三列 第N 列中需要被点亮的点 然后根据人眼的视觉原理 将每一列显示的点的间隔时间设为一定的值 那么我们就会感觉显示一个完整 的不闪烁的汉字 同时也可以按照这个原理来显示其它的汉字 下图11 4 是一 个汉字显示所需要的时序图 图 11 4 显示时序图 3 二 16 16 点阵显示的功能实现 2 12 1 系统的总体框图系统的总体框图 2 22 2 系统的流程图系统的流程图 否 是 是 否 是 否 16 16 点阵显示 六进制计数器 列扫描驱动 行扫描驱动 每隔一段时间逐一显示所要求汉字 开始 rst 1 dout 00000000000000000 din 000 hl 0000 clk 1 din 6 4 是是 否否 2 32 3 系统各功能模块实现系统各功能模块实现 1 六进制计数器当每一个时钟上升沿到来时 计数器就记一次数 其程序 如下 library ieee use ieee std logic 1164 all use ieee std logic unsigned all entity jy is port clk rst in std logic din buffer std logic vector 3 downto 0 end jy architecture b of jy is begin process clk rst din 000 din din 1 hl 15 hl 000 hl hl 1 顺序输出汉字 结束 5 begin if rst 1 then din 0000 elsif clk event and clk 1 then if din 7 then din 0000 else din row row row row row row row row row row row row row row row row row 0000000000000000 END case end process A 6 其仿真波形 3 B 为行驱动控制器 din 控制的是所显示的字 例如当 din 为 000 时 表示 显示第一个字 当为 001 时 表示显示第二个字 依次类推 hl 控制所显示的 为字的第几行 例如当 hl 为全是 0 时 表示输出字的第一行文字信息 依次类 推 其中包括两种花样的显示方式 其描述如下 B process clk rst din begin if rst 1 then dout 0000000000000000 hl 0000 din6 then din 000 else din15 then hl 0000 else hl case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout 其仿真波形 8 三 系统的调试与仿真 整个系统的调试与仿真如下图 调试成功 仿真波形成功 部分生成的电路图如下 9 四 总体与体会 这次 EDA 课程设计历时三晚上 三个晚上在实验室里做 EDA 虽然这的 课程设计只有短短的三晚 但是这依旧是身体和精神上的折磨 经过了各种挣 扎 才完成了这次 艰难的实验 有了这次课程设计设计 进一步加深了对 EDA 的了解 懂得了一些以前书 本上没有搞懂的东西 让我对它兴趣盎然 不再认为它是一门非常无聊的学科 你知道的 当程序做出来并且仿真成功的那一刻你是多么的开心 这次实验我 明白了点阵显示的原理和一些 EDA 的基本东西 同时也对它的基本思想有了本 质的区别认识 懂得了 led 的显示以及二极管发光与汉字显示的关系 了解一 些仿真软件的使用 明白仿真波形的对电路的涵义 这也锻炼了我作为一个新 时代的大学生做事应该有的基本素质和基本能力 首先 我知道了做实验之前 应该有个对实验的整体认识 实验的大体了解以及基本知识的储备 其次 要 对整体的实验进行分解处理 要有层次性 从整体到部分的分散 大事化小 小事化了 的基本思想这里得以充分应用 再次 根据各个部分的的功能进行 各个击破 对各个功能模块分类 分别管理设计 最后 整合各个部分的功 能 对整体进行仿真调试 实验过程难免会出现错误 无数次的理解错误 无数次的程序错误 无数 次的仿真错误 无数次的报告修改错误 这些都无可厚非 这本来就是发现错 误 更改错误的过程 通过错误你才能理解的更加深刻 你才明白的更加彻底 成功等于无数的失败 错误 加上一次的正确 只有经历了你才知道成功的可 贵之处 才会有更多的成就感与喜悦感 总而言之 这次设计的 16 16 点阵显示汉字还是比较成功的 就是报告阶 段产生了小插 报告不通过 因为自己的懒惰就无知的从网上拷贝了一篇非 10 自己的心得的心得 可是乔老师是什么人 怎么逃过他的法眼 这点小聪明被 拆穿了 聪明反被聪明误 唉 得不偿失 不过 真的要感谢乔老师 让我明 白了这些 清楚地认识了自己 是您让我明白了诚实的重要性 再次感谢乔老 师和胡老师的辛勤付出 谢谢你们 五五 附件附件 library ieee use ieee std logic 1164 all use ieee std logic unsigned all entity eda1 is port clk rst in std logic din buffer std logic vector 2 downto 0 dout out std logic vector 15 downto 0 row out std logic vector 15 downto 0 hl buffer std logic vector 3 downto 0 end eda1 architecture a of eda1 is begin A process hl begin case hl is when 0000 row row row row row row row row row row row row row row row row row 0000000000000000 END case end process A B process clk rst din begin if rst 1 then dout 0000000000000000 hl 0000 din6 then din 000 else din15 then hl 0000 else hl case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout case hl is when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout case hl is 14 when 0000 doutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdoutdout