EDA应用技术 第2版 课件 02-字符型LCD1602控制器设计方案课件

项目6字符型LCD1602控制器设计方案字符型LCD(LiquidCrystalDisplay)在人机交互时，常用于手持设备，便携式电脑、数字摄像机、仪器仪表、移动通信工具等输出显示。本项目以FPGA为核心芯片，采用状态机描述LCD1602的显示控制电路，说明VHDL程序状态机的描述方法。教学目标项目6字符型LCD1602控制器设计方案技能目标知识目标素质目标(1)能将驱动实际电子元器件工作的逻辑时序转化为VHDL硬件语言描述。(2)能采用结构化描述方法，设计中等复杂程度的数字系统。(3)能用FPGA实现对字符型LCD1602的显示时序控制。(4)能用状态机描述时序控制逻辑电路。

(1)了解点阵液晶屏显示原理。(2)了解状态机的概念。(3)掌握Mealy状态机的VHDL描述方法。(4)掌握Moore状态机的VHDL描述方法。(5)知道字符型LCD1602控制指令及显示控制过程。

(1)培养与人协作、团队工作的能力。(2)培养良好的职业行为能力。(3)培养严谨规范的专业精神。任务描述项目6字符型LCD1602控制器设计方案基于FPGA最小系统板，使用VHDL程序设计控制器实现对字符型LCD1602的显示控制。在字符型LCD1602元件的第一行显示“FPGAControlLCD”字符，第二行显示“DisplayNumber0”字符，显示效果，如图6.1所示。其中，第二行最后一个数字随时间变化循环显示0~9数字。要求在QuartusPrime20.1软件平台上用VHDL程序设计字符型LCD1602控制器；用ModelSim-Altera2020.1仿真软件仿真检查设计结果；选用FPGA最小系统板、字符型LCD1602显示模块等硬件资源进行硬件验证。图6.1字符型LCD1602显示字符效果设计方案项目6字符型LCD1602控制器设计方案使用FPGA实现字符型LCD1602模块的字符显示控制，就是设计VHDL程序控制字符型LCD1602控制信号RS、R/W、E的时序，根据控制信号的时序向双向数据端DB0-DB7赋一定的编码值。本项目字符型LCD1602模块显示字符的时序控制，采用VHDL程序的状态机实现，显示数据的编码值利用EP4CE6E22C8-FPGA片上的RAM存储。字符型LCD1602显示控制器可由两部分组成：一部分用于存放待显字符的RAM，另一部分是驱动字符型LCD1602的时序状态机，如图6.2所示。图6.2字符型LCD1602显示控制器组成1.点阵液晶屏显示的原理项目6字符型LCD1602控制器设计方案用LCD显示英文字符时，一个字符通常需要8×8或8×16点阵组成，既要找到和显示屏幕上某位置对应的显示RAM区的8或16个字节，还要使每字节的位为特定的“1”和“0”，以组成某个字符。如图6.3所示为8×16点阵英文字符“B”的位代码及字模信息。为了让用户使用方便，字符型LCD通常内部集成了一些常用字符点阵亮灭组合，需要显示某一字符时，只须输入字符的编码就可。图6.3字符B的位代码和字模信息2．字符型LCD1602简介项目6字符型LCD1602控制器设计方案字符型1602液晶模块内置了DDRAM、CGROM和CGRAM三个存储器。CGROM存储的字符字模编码有：阿拉伯数字、大小写英文字母、常用的符号、和日文假名等，如图6.5所示。每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时把地址41H写入DDRAM一定的存储单元内，就可在液晶屏相应的位置显示“A”。图6.5CGROM中字符编码与字符字模关系图3．字符型LCD1602控制指令项目6字符型LCD1602控制器设计方案字符型LCD1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的，字符型LCD1602支持的指令如下：4．字符型LCD1602显示控制项目6字符型LCD1602控制器设计方案字符型1602LCD显示什么字符是由DDRAM控制。DDRAM中的数据就是LCD1602显示的数据，DDRAM中的数据有两部分，第一部分的地址为00H~27H，为第一行显示的数据；第二部分的地址为40H~67H，为第二行显示的数据，如表6.13所示。字符型LCD1602的基本操作时序是根据引脚RS、R/W及E的值确定，其真值表如表6.14所示。4．字符型LCD1602显示控制项目6字符型LCD1602控制器设计方案在字符型LCD1602显示之前需要对LCD1602进行初始化操作，包括设置字符的格式，是