按键开关控制液晶显示器进行十进制数字显示

1、目录1、课程设计目的.2 2、课程设计内容和要求.22.1、设计内容.22.2、设计要求.23、 设计方案及实现情况.23.1、设计思路.23.2、工作原理及框图23.3、各模块功能描述.33.4、仿真结果.93.5、实验箱验证情况.94、课程设计总结105、参考文献101 课程设计目的n 学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握液晶显示模块的工作原理及应用；n 掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法；n 学习掌握可编程器件设计的全过程。2 课程设计内容和要求2.1、设计内容n 学习掌握按键开关控制模块、液晶显示模块的工作原理及应用；n 熟练掌握VHDL编程语言，编写按键开关控制模块

2、的控制逻辑；n 仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能；n 下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十进制数字的显示；n 整理设计内容，编写设计说明书。2.2、设计要求n 本课程设计说明书；n VHDL源程序及内部原理图；n 该设计可以在实验箱上正常工作并演示。3 设计方案及实现情况3.1、设计思路由于是按键控制十进制显示，所以采用十个按键K0-K9表示09十个数字；设计三位数显示，则可以显示000-999范围内的任意整数，而百位、十位、个位的选择则由分别由按键K10、K11、K12控制。若按下K11，则显示器光标跳到百位上，然后按下K1K10中的任意一按键，显示器则在百位处显示与

3、之对应的数值；十位、个位数值的改变的过程与之相同。3.2、工作原理及框图液晶显示的工作原理1、 基本操作时序：读状态：输入：RS=L,RW=H,E=H 输出：D0D7=状态字写指令：输入：RS=L,RW=L,D0D7=指令码,E=H 输出：无读数据：输入：RS=H,RW=H,E=H 输出：D0D7=数据写数据：输入：RS=H,RW=L,D0D7=数据,E=H 输出：无2、显示位置及显示字符的选择 该液晶显示器内置了DDRAM、CGROM和CGRAM三种存储器。其中DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码；CGROM是液晶模块内部的字符发生存储器；CGRAM 是控制芯片留给用户，用

4、以存储用户自己设计的字模编码存储器。DDRAM地址与显示位置的对应关系如表1  表1 DDRAM地址与显示位置的对应关系而设定DDRAM地址指令为 表2 DDRAM地址指令这里我们送地址的时候应该是0x80+Address，、所以写地址命令的时候要加上0x80的原因)。如果你要想在DDRAM的00H地址处显示数据，则必须将00H加上80H，即80H，若要在DDRAM的01H处显示数据，则必须将01H加上80H即81H。依次类推。数据写入DDRAM或CGRAM指令如表3 表3 数据写入指令其功能：<1> 将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符; 

5、  <2> 将使用者自己设计的图形存入CGRAM。3.3、各模块功能描述 图1 系统电路图1) 按键输入译码模块 图2按键输入译码模块功能：Clk和Key_in为输入端，Key_out为输出端。Clk为时钟输入，Key_in为按键输入，Key_out为译码输出端。在每次时钟的上升沿扫描K0-K9十个按键的状态，一旦有按键Ki的电平为低，则Key_out输出二进制表示的i值。若无按键按下则Key_out保持之前的状态不变。Key_out连接到液晶显示器控制模块的输入端Data_in,来选择要显示的字符i。程序代码：LIBRARY ieee;ENTITY KEY IS por

6、t( Clk:in std_logic;Key_in : in std_logic_vector(9 downto 0);Key_out : out std_logic_vector(3 downto 0);END KEY;ARCHITECTURE YIMA OF KEY ISSIGNAL cnt1: std_logic_vector(3 downto 0);BEGINKey_out<=cnt1;process(clk)beginif rising_edge( Clk ) thencase key_in iswhen "1111111110"=>cnt1<

7、="0000"when "1111111101"=>cnt1<="0001"when "1111111011"=>cnt1<="0010"when "1111110111"=>cnt1<="0011"when "1111101111"=>cnt1<="0100"when "1111011111"=>cnt1<="0101&quo

8、t;when "1110111111"=>cnt1<="0110"when "1101111111"=>cnt1<="0111"when "1011111111"=>cnt1<="1000"when "0111111111"=>cnt1<="1001"when others=>null;end case;end if;end process;END YIMA;2) 按键选位模块 图3

9、 按键输入选位模块功能：Clk为时钟输入端，Sel_in为选位按键输入端，Sel_out为输出端。选位按键共有三个，Sel_in2、 Sel_in1、 Sel_in0分别对应液晶显示位置02H、01H、00H，也就是百位、十位、个位。Sel_out接液晶显示控制模块的Sel输入端。程序代码：LIBRARY ieee;ENTITY SEL IS port(Clk:in std_logic;SEL_in : in std_logic_vector(2 downto 0);SEL_out : out std_logic_vector(1 downto 0);END SEL;ARCHITECTURE

10、SELAD OF SEL ISsignal addr :std_logic_vector(1 downto 0);BEGINSEL_out<=addr;process(clk)beginif rising_edge( Clk ) then case SEL_in iswhen "110"=>addr<="00"when "101"=>addr<="01"when "011"=>addr<="10"when others=>nul

11、l;end case;end if;end process;END SELAD;3) 液晶显示控制模块 图4 液晶显示控制模块功能：Clk为时钟输入端，Reset为复位输入端，Data_in接按键输入译码模块的Key_out端，Sel接按键选位模块的Sel_out端，LCD_RS为寄存器选择信号，LCD_RW为液晶读写信号，LCD_EN为液晶时钟信号，LED申请信号， LCD_Data为液晶显示数据和命令字输出端。程序代码：LIBRARY ieee;ENTITY LCD ISPORT( Clk : in std_logic; -状态机时钟信号，同时也是液晶时钟信号，-其周期应该满足液晶数据的建

12、立时间 Reset : in std_logic; Data_in : in std_logic_vector(3 downto 0); Sel : in std_logic_vector(1 downto 0); LCD_RS : out std_logic; -寄存器选择信号 LCD_RW : out std_logic; -液晶读写信号 LCD_EN : out std_logic; -液晶时钟信号 LED : out std_logic; LCD_Data : out std_logic_vector(7 downto 0); END LCD;ARCHITECTURE Behavior

13、al OF LCD IStype state is (set_dlnf,set_cursor,set_dcb,set_ddram,write_LCD_Data); signal Current_State:state; signal Count : std_logic_vector(18 downto 0);signal Clk_Out : std_logic;signal LCD_Clk : std_logic;beginLCD_EN <= Clk_Out ; LED <= Clk_Out;LCD_RW <= '0' ;process( Reset, Clk

14、 )begin if Reset = '0' then Count <= (others => '0');elsif rising_edge( Clk ) thenCount <= Count + 1;if(Count = 0)thenClk_Out<= not Clk_Out;end if;end if;LCD_Clk<= Clk_Out;end process ;control:process(LCD_Clk,Reset,Current_State,Data_in,Sel) -液晶驱动控制器beginif Reset='

15、0'thenCurrent_State<=set_dlnf;LCD_RS<='0'elsif rising_edge(LCD_Clk)thenCurrent_State<= Current_State ;LCD_RS <= '0'case Current_State iswhen set_dlnf=> LCD_Data<="00110000"-30HCurrent_State<=set_cursor;when set_cursor=>LCD_Data<="00000110

16、"-06HCurrent_State<=set_dcb;when set_dcb=>LCD_Data<="00001111"-0fHCurrent_State<=set_ddram;when set_ddram=>LCD_RS<='0'LCD_Data<="10000000"+Sel;-80H or 81H or 82HCurrent_State<=write_LCD_Data;when write_LCD_Data=> LCD_RS<='1'LCD_D

17、ata<="00110000"+Data_in;Current_State<=set_ddram;when others => null;end case;end if;end process;END Behavioral; 3.4、仿真结果 图5 系统仿真波形3.5、实验箱验证情况 图6 两位显示03 图7 三位显示999 4、课程设计总结 在此次系统设计中，自己对可VHDL语言的应用和相应程序的编写有了更深的掌握和加强，对状态机的使用和设计思路有了更深的理解，同时应用也更加熟练了。同时由于设计要求模块设计，我对模块设计系统的方法也有了更深次的掌握。在此次设计之前我还没有接触过液晶显示器，通过本次系统设计我对液晶显示器的工作原理、工作方式及其相应的程序编写有了一定的理解和掌握，也认识到液晶显示器在日常生活中的应用十分广泛。在设计的过程中，我遇到了键盘消抖问题，自己也查找了一些相应的消抖程序，但由于应用的时钟频率很高，所以消抖效果不是很好，最终选择了一按键对应一数字的方案。在系统设计的过程中