16x16点阵显示实验报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上16*16点阵显示实验报告1、 实验目的(1)学习点阵显示字符的基本原理。(2)掌握用数控分频控制速度，实现点阵扫描的基本方式。(3)会使用Quartus II软件中的Verilog HDL语言实现点真的行列循环显示。二、实验设备与器件 Quartus II 软件、EP2C8Q208C8实验箱3、 实验方案设计1. 实验可实现的功能可通过编写Verilog HDL语言，实现点阵的行列交替扫描。先是行扫描，扫描间隔为1s，16行都扫描完之后开始列扫描，扫描间隔仍然为1s，16列扫描完之后，行继续扫描，依次循环。2. 点阵基本知识16*16扫描LED点阵只要其对应的X、Y

2、轴顺向偏压，即可使LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。它有16个共阴极输出端口，每个共阴极对应有16个LED显示灯。LED点阵每个点都有一个红色的发光二极管。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。3. 系统工作原理本系统用了两个模块，其中dianzhen.v是顶层文件，而hangsaomiao.v和liesaomiao.v是两个子模块，总体的系统功能框图如图3.3.1所示。图3.3.1 系统功能图示通过流程图可以看到，体统是先将

3、试验箱的50MHz时钟信号分频为1s，因为要实现16*16的点阵扫描，所以用一个16s的计时器计时，每经过16s行扫描与列扫描的状态转换一次，通过点阵显示出来。4. 模块化程序设计(1)点阵显示顶层程序设计module dianzhen (clk50mhz,row,sel0,sel1,sel2,sel3,line);input clk50mhz; /实验箱提供50MHz 时钟信号output sel0,sel1,sel2,sel3; /设置引脚选通点阵output reg 15:0 row; /行output reg 3:0 line; /列wire 15:0 row1,row2;wire 3

4、:0 line1,line2;reg 24:0 cnt=0; /1Hz计数子reg 4:0 cnt1=0; /16s计数子 assign sel0=1'b0;assign sel1=1'b1;assign sel2=1'b0;assign sel3=1'b0;always(posedge clk50mhz) beginif(cnt>=25'd)begincnt<=25'b0; /1Hz计时器cnt1<=cnt1+1; /16s计时器endelsecnt<=cnt+1;endhangsaomiao u1(.clk50mhz(

5、clk50mhz),.row(row1),.line(line1);liesaomiao u2(.clk50mhz(clk50mhz),.row(row2),.line(line2);always(*)if(cnt1<=5'd15)beginrow<=row1; /行扫描line<=line1;endelsebeginrow<=row2; /列扫描line<=line2;endendmodule(2) 行扫描模块hangsaomiao.v程序设计 module hangsaomiao(clk50mhz,line,row);input clk50mhz; /

6、实验箱输入50MHz时钟信号output reg 15:0 row; /列output reg 3:0 line; /行reg 24:0 cnt1,cnt2; /计数子reg clkrow,clkline; /行脉冲、列脉冲always(posedge clk50mhz) beginif(cnt1>=25'd)begincnt1<=25'b0;clkrow=clkrow; /1s列脉冲endelsecnt1<=cnt1+1;endalways(posedge clk50mhz) beginif(cnt2>=25'd500)begincnt2<

7、;=25'b0;clkline=clkline; /50KHz行脉冲endelsecnt2<=cnt2+1;endalways(posedge clkline)begincase(line)4'd0:line<=4'd1; /高速行扫描4'd1:line<=4'd2;4'd2:line<=4'd3;4'd3:line<=4'd4;4'd4:line<=4'd5;4'd5:line<=4'd6;4'd6:line<=4'd7;4&

8、#39;d7:line<=4'd8;4'd8:line<=4'd9;4'd9:line<=4'd10;4'd10:line<=4'd11;4'd11:line<=4'd12;4'd12:line<=4'd13;4'd13:line<=4'd14;4'd14:line<=4'd15;4'd15:line<=4'd0;default:line<=4'd0;endcaseendalways(pose

9、dge clkrow) /时间间隔为1s的列扫描begincase(row)16'b00001: row<=16'b00010;16'b00010: row<=16'b00100;16'b00100: row<=16'b01000;16'b01000: row<=16'b10000;16'b10000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16&

10、#39;b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'b00000: row<=16'b00000;16'

11、b00000: row<=16'b00001;default: row<=16'b00001;endcaseendendmodule(3) 列扫描模块liesaomiao.v程序设计module liesaomiao(clk50mhz,row,line);input clk50mhz; /实验箱输入50MHz时钟信号output reg 15:0 row; /行output reg 3:0 line; /列reg 24:0 cnt; /计数子reg clk; always(posedge clk50mhz) beginif(cnt>=25'd)begi

12、ncnt<=25'b0;clk=clk; /1sendelsecnt<=cnt+1;end always (posedge clk) /列扫描begincase(line) 4'h0:begin row=16'b11111;line<=4'h1; end4'h1:begin row=16'b11111;line<=4'h2; end4'h2:begin row=16'b11111;line<=4'h3; end4'h3:begin row=16'b11111;line&

13、lt;=4'h4; end4'h4:begin row=16'b11111;line<=4'h5; end4'h5:begin row=16'b11111;line<=4'h6; end4'h6:begin row=16'b11111;line<=4'h7; end4'h7:begin row=16'b11111;line<=4'h8; end4'h8:begin row=16'b11111;line<=4'h9; end4'h9

14、:begin row=16'b11111;line<=4'ha; end4'ha:begin row=16'b11111;line<=4'hb; end4'hb:begin row=16'b11111;line<=4'hc; end4'hc:begin row=16'b11111;line<=4'hd; end4'hd:begin row=16'b11111;line<=4'he; end4'he:begin row=16'b11111;

15、line<=4'hf; end4'hf:begin row=16'b11111;line<=4'h0; enddefault:line<=4'h0;endcaseendendmodule5.下载电路及引脚分配设计 设计中用实验箱自带的50MHz时钟信号作为输入端，用sel0、sel1、sel2、sel3四个使能端选通点阵，EP2C8Q208C8就会工作在给点阵下命令的状态，并用line和row分别作为点阵的行、列选通端，最终使得点阵正常工作，如图3.5.1所示。图3.5.1 输入输出端口电路输入、输出引脚分配设计如图3.5.2所示。图3

16、.5.2 引脚分配4、 实验仿真及结论1. 模块仿真(1) 列扫描仿真波形 列扫描仿真波形如图4.1.1所示。图4.1.1 列扫描仿真波形通过波形可以看到，仿真用1s的时钟信号触发，以列为单位的二极管以1s为时间间隔一次被选中，而以行为单位的二极管始终被选通。例如，列信号选通第一列时，所有行的二极管都是亮的，综合以上两个条件，得到的最终结果就是第一列的二极管都是亮的。(2) 行扫描仿真波形行扫描仿真波形如图4.1.2所示。图4.1.2 行扫描仿真波形通过波形看到，行信号随着列扫描脉冲从第1行到第16行依次循环选通，而列信号则随着列脉冲从第1列到第16列依次循环选通。程序中设置的行脉冲周期为20

17、µs，而列脉冲周期为1s，则被选通行的二极管全亮，并随着列信号的循环而移动。2. 实验结论本次设计实验实现了16*16点阵行和列的依次循环扫描，行、列内部扫描的时间间隔均为1s，行列之间的循环周期为16s。先开始行扫描，行扫描完成后列再开始扫描，依次循环显示在点阵上。仿真结果与实验现象均说明了，程序设计的功能和时序基本无误，整个系统功能已实现，实验目的基本达到。5、 实验总结与体会1.实验总结总体来说这次试验还是比较顺利的，我在上实验课时弄明白了点阵的工作原理，所以当时就把点阵列扫描的功能实现了。课后我又写出行扫描的程序，不过在实验箱上下载运行时发现了一些问题。现在我主要说一下遇到的问题以解决的方案。我把原程序下载到实验箱之后，看到的现象是一列二极管与一个二极管交替移动。我首先在顶层将列扫描屏蔽，只让行扫描运行，看到的现象是一个点沿着斜线循环移动，初步判定是行扫描的脉冲频率不够高，将其由50Hz改为50KHz之后再次下载就可以看到连续的线了。将行扫描屏蔽，单独下载列扫描，正视列扫描没有问题。再联合下载发现现象是行