EDA课程设计--字符发生器讲究卫生

1、电子课程设计字符发生器学院：班级：姓名：学号：指导老师：2009年12月 目 录设计任务及要求3总体框图3器件选择与功能模块4用来构成输出八进制的74LS161模块 4 7用来存储字符的ROM128x16存储器 8总体设计图13心得体会1816X16字符发生器一设计任务及要求:利用实验箱上16X16点阵,设计字符发生器,可以循环显 示预置字符:讲究卫生，预防疾病。 2.设计要求:(1)利用VHDL编写字符扫描驱动电路; (2)设计一个可以自动循环显示8个字符的电路； （3）编写预置字符的rom程序生成模块接入电路。 二总体框图 图 （1）（1）设计思路：此电路由八进制计数器，分频器，ROM12

2、8 x16和地址计数器这三部分构成。地址计数器的作用是在时钟脉冲源的作用下将从ROM存储器中读出的“讲究卫生，预防疾病”写在1616的点阵上。选中16X16LED点阵的对应列，随着地址计数器值得增加，从左往右依次选中点阵的各列则决定输出是在高位还是在低位。分频器用来控制扫描速度的快慢八进制计数器是在地址计数器输出0-7的循环计数，由此输出与地址计数器的输出共同作为ROM的输入地址，以此决定地址计数器的输出，此八进制计数器是由74LS161十六进制计数器转换得来的，输出由原来十六进制的0-15循环输出变为八进制的0-7循环输出。Rom是一个用来存储数据的具有读写功能的的存储器，在此电路中的作用是

3、存储“讲究卫生，预防疾病”地址计数器输入相应的地址时读取ROM中的相应的数据，然后在输出端输出。在时钟脉冲的作用下，地址计数器计数，ROM相对应的地址单元中的代码输出，以驱动列选通线产生电路。地址计数器同时又为行选通线产生电路。地址随着地址计数器计数值的变化，发光二极管显示屏逐行扫描，显示屏上显示出字符或图案。（2）各模块功能：1) ROM是只读存储器存放字符的代码， 它是字符显示器的核心部件。2）1616的点阵用来显示字符或图案，它是由若干发光二极管组成的点阵式显示屏。 3) 地址计数器的作用是在时钟脉冲源的作用下将从ROM12816中读出的信号对应正确的写在1616的点阵上。4) 分频器用

4、来控制扫描速度的快慢选择器件与功能模块用来构成输出八进制的74LS161十六进制计数器（1）.74LS161器件图 图 (2)B.C.D 为输入端; LDN为置数端;ENT与ENP为使能控制端;CLRN为置零端; RCO为进位输出端; QA.QB.QC.QD为输出端;CLK为脉冲信号输入端(2). 74161内部结构图 图（3）（3）.74161功能表CPCLRN(RD非)LDN(LD非) EP ET工作状态X0X X X置零10 X X预置数 X11 0 1保持 X11 X 0保持 11 1 1计数 表（1） (4).八进制计数器真值表 表(2)CPQ3Q2Q1Q00000010001200

5、103001140100501016011070111（5）用74161构成的8进制计数器原理图 图（4）（6）.八进制计数器时序仿真图 图（5）仿真分析:由仿真图分析可知,输出a,b,c将从000一直变化到111,即一个脉冲周期结束返回,由此可证明此接法正确为八进制计数器. 图（6）说明: CLK为时钟输入端口; RESER为置零端; DIN7.0为接受ROM数据信号端口; AD3.0为片选地址输出; QOUT15.0为字的输出.Address1设计程序：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.

6、all;entity address1 is port(clk,reset: IN std_logic; din: IN std_logic_vector(15 downto 0); ad: OUT std_logic_vector(3 downto 0); qout: OUT std_logic_vector(15 downto 0);end address1;architecture a of address1 isbegin process(clk,din,reset) variable q1: std_logic_vector(3 downto 0):=0000; begin if c

7、lkevent and clk=1 then if reset=0 or (q1=1111)then q1:=0000; else q1:=q1+1; end if; qout=din; end if;ad=49999 then cnt:=0; tmp:=not tmp; else cnt:=cnt+1; end if; end if; clkout=tmp; end process;end one;分频器DIV用来控制扫描速度的快慢4.用来存储字符的ROM存储器 在设计ROM时, 我们可以采用不同的设计方法进行设计,比如4x8,8x8或256x8的ROM可以采用数组描述或WHEN-ELSE.

8、然而数组描述ROM在面积上是最有效的,在用数组描述时,常把数组常量的ROM放在一个程序包中,这种方法可以提供ROM的重用,在程序包中应当用常量定义ROM的大小.而用WHEN-ELSE描述一个ROM,它确实是最直观的,它是类似查表的方法来设计的,本次设计就是一个用WHEN-ELSE设计的128x16的ROM.5.存入ROM中的数据(文本格式.mif)width=16;depth=128;0110;2110;1110;17FC;0110;0110;F110;1114;1FFE;1110;1110;1510;1910;1110;0210;0010; 讲 0200;0100;7FFE;4442;883

9、4;1210;0220;3FF0;0220;0220;0420;0420;0822;0822;101E;6000; 究0000;0008;7FFE;0208;0208;0208;0208;0208;0208;0208;0210;0200;0200;0204;FFFE;0000; 卫0100;1100;1100;1108;3FFE;2100;4100;4100;8110;3FF8;0100;0100;0100;0104;FFFE;0000; 生0004;7DFE;0420;0844;29FE;1104;FF24;1524;1124;1124;1124;1124;1124;1058;5084;23

10、02; 预0080;7C40;4440;4804;4FFE;5080;4888;48FC;4488;4488;4488;6888;5108;4108;4250;4420; 防0100;0084;1FFE;1200;9208;53FC;5440;1840;3044;5FFE;D040;10A0;20A0;2110;420E;0C04; 疾0080;0044;1FFE;1000;9008;57FC;5040;1044;37FE;5444;9444;14A4;2514;2404;4414;0408; 病 6.定制ROM的宏功能模块生成的ROM256X8存储器图 图（8）1）在QUARTUS页面打开M

11、ega Wizard Plug-In Manager对话框，在Tools菜单中选择MegaWizard Plug-In Manager即定制了一个新的模块。单击Next，在左栏里选择Storage项下的LPM_ROM,再选择Cyclone器件和VHDL语言方式，再输入ROM文件存放的路径和文件名，单击Next按键。 2）选择ROM控制线，地址线和数据线。1616扫描LED点阵的工作原理同8位扫描数码管类似。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。所以其扫描译码地址需4位信号线。定制ROM160X16宏功能块的图形实现步骤如下： 图（9） 图（10） 图（11） 图（12）

12、 图（13）ROM的Mif文件如下0110;2110;1110;17FC;0110;0110;F110;1114; 1FFE;1110;1110;1510;1910;1110;0210;0010; 讲0200;0100;7FFE;4442;8834;1210;0220;3FF0;0220;0220;0420;0420;0822;0822;101E;6000; 究0000;0008;7FFE;0208;0208;0208;0208;0208;0208;0208;0210;0200;0200;0204;FFFE;0000; 卫0100;1100;1100;1108;3FFE;2100;4100;4

13、100;8110;3FF8;0100;0100;0100;0104;FFFE;0000; 生0004;7DFE;0420;0844;29FE;1104;FF24;1524;1124;1124;1124;1124;1124;1058;5084;2302; 预0080;7C40;4440;4804;4FFE;5080;4888;48FC;4488;4488;4488;6888;5108;4108;4250;4420; 防0100;0084;1FFE;1200;9208;53FC;5440;1840;3044;5FFE;D040;10A0;20A0;2110;420E;0C04; 疾0080;004

14、4;1FFE;1000;9008;57FC;5040;1044;37FE;5444;9444;14A4;2514;2404;4414;0408; 病 四.总体设计电路图 图（14）1）.工作情况：将74LS161十六制计数器转换为八进制的计数器。在输入clk1的作用下在输出端输出000-111的地址数据。八进制输出的地址数据与ADDRESS1的输出addr3.0共同作为了存储器ROM的地址输入。此输入地址选定了存储器中在该地址上存储的数据。然后将数据在存储器的输出端q7.0输出。存储器的输出作用下输出的addr3.0决定了输出结果在1616的点阵上列循环扫描。而addr0则决定着输出在1616

15、的点阵上的行扫描，也即输出时在低位（lout）还是在高位（hout）。总体上说来就是计数器提供部分地址，而ROM是一个字符的存储库，ADDRESS1则是决定着要输出的字符如何在1616的点阵上扫描输出。 2）.模块间的连接关系： 计数器的输出连接在 ROM12816的地址输入端，ROM12816的输出q7.0连接在 ADDRESS1的din7.0端。 ADDRESS1的输出addr4.0又回到了ROM12816的地址输入端 3）功能仿真果 图（15）仿真分析：reset接低电平，当clk1第一个上升沿到来时，CLK控制扫描时钟的快慢，在reset=0时，CLK脉冲上升沿到来时，addr3.0依

16、次对LED点阵的各列进行扫描，CLK1为计数器的时钟脉冲，它控制每个字的输出的快慢，OUT115.0控制LED点阵的行地址线。管脚分配图 表（3）管脚分配情况： 表(4)管脚编号管脚定义管脚编号管脚定义131Reset84qout5153clk83qout628clk182qout7115addr086qout8114addr187qout9113addr288qout10108addr393qout11105qout094qut12104qout195qout13101qout298qout14100qout399qout1585out4164VGA2 162 VGA0163VGA3 161

17、VGA1 表（5）clk驱动器ADDRESS1时钟信号输入端,频率f=500hzClk1计数器74160时钟信号输入端.频率F=5KHZreset驱动器ADDRESSS1置零端,低电平有效Lout7.0点阵低八位数据输入端Hout7.0点阵高八位数据输入端Addr4.0点阵列选地址控制端在EDA实验箱上验证所设计的电路，clk接高频率，clk1接低频率，reset接低电平，输出的QOUT!15.0与led点阵的行相连。Addr3，2，1，0的值依次增加，从左往右依次选中点阵的各列。课程设计完成后，led点阵随着clk1的变化逐次显示“讲究卫生，预防疾病”八个字。在此电路中要十分注意clk和cl

18、k1的接入时钟频率，clk的频率要很大，只有这样在点阵上才能看到清晰的字形，不然看到的是不断扫描的点而不是字，这是因为扫描频率太低了。Clk的频率值则不能太大，不然就看不清你要看的字了，所以加的频率要小，所以加了一个分频器五心得体会 这次电子课程设计历时两个星期，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学的到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次设计，进一步加深了对EDA的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是当每一个子模块编写调试成功时，心里特别的开心。但是在编写顶层文件的程序时，遇到了不少问题，特别是各元件之间的连接，以及信号的定义，总是有错误，在细心的检查下，终于找出了错误和警告，排除困难后，程序编译就通过了，心里终于舒了一口气。其次，在连接各个模块的时候一定要注意各个输入、输出引脚的线宽，因为每个线宽是不一样的，只要让各个线宽互相匹配，才能得出正确的结果，否则，出现任何一点小的误差就会导致整个文件系统的编译出现错误提示，在器件的选择上也有一定的技巧，只有选择了合适当前电路所适合的器件，编译才能得到完满成功。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真