EDA课程设计报告1616点阵显示

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"课题要求 1\o"CurrentDocument"1.1问题描述 1\o"CurrentDocument"1,2功能描述 2\o"CurrentDocument"程序设计原理 2系统子程序设计 3\o"CurrentDocument"8进制计数器设计 316进制计数器设计 3\o"CurrentDocument"3.3列驱动设计 4\o"CurrentDocument"3.4字体显示设计 6\o"CurrentDocument"3.5顶层文件设计 10\o"CurrentDocument"程序框图 12\o"CurrentDocument"用户使用说明 14\o"CurrentDocument"心得体会 16\o"CurrentDocument"源程序清单 17评分表 26一、课题要求1.1问题描述：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。单个的LED的电路如下图11-1所示：Rn———Cn图11-1单个LED电路图由上图可知，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：图11-216*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：章统时钟 I_II_II_II_II_II_|_ JJIJ列选择计数列选择 KFFFE烦而】FFFE＞；7而不而灯涂 :BFFF）（7^0FKFE〉列数据输入 3叩口）C5囱*D4EZXhCEX7FBCX41明 〔瓯4X湖爻口河口〉汉字显示时间 | ——图11-4显示时序图1.2功能描述：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。二程序设计原理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。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。本设计由8进制计数器（CNT8），16进制计数器（CNT16），字体显示驱动（XIANSHI）和列驱动（HANG）组成。三系统子程序设计3.1 8进制计数器设计CNT8.vhd是8进制的计数器，其每计一次数，输出一个字。例如当计数为“000B”时显示“湖”，当计数为“001B”时显示“南”。给其脉冲周期为1S。其描述如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT8ISPORT(CLK1:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0));ENDENTITYCNT8;ARCHITECTUREBEHVOFCNT8ISSIGNALCQI:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK1)BEGINIF(CLK1,EVENTANDCLK1='1')THENCQI<=CQI+1;ENDIF;QOUT<=CQI;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;16进制计数器设计COUNT16.vhd是16进制的计数器，其输出端控制行和列驱动控制器的输出数据；其描述如下：LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT16ISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));ENDENTITYCNT16;ARCHITECTUREBEHVOFCNT16ISSIGNALCQI:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENCQI<=CQI+1;ENDIF;QOUT<=CQI;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;3.3列驱动设计HANG.vhd为列驱动控制器，该模块控制所亮的行，当输出为0001H时，给点阵的第一行高电平，输出为0010H时，给点阵的第二行高电平，依次类推，逐次给每行高电平。其描述如下LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYHANGISPORT(DATAIN:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ROW:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0));ENDENTITYHANG;ARCHITECTUREBEHVOFHANGISSIGNALHANG:STD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0);BEGINPROCESS(DATAIN)BEGINCASEDATAINISWHEN〃0000〃=>ROW<=〃1000000000000000〃；WHEN〃0001〃=>ROW<=〃0100000000000000〃；WHEN〃0010〃=>ROW<=〃0010000000000000〃;WHEN〃0011〃=>ROW<=〃0001000000000000〃;WHEN〃0100〃=>ROW<=〃0000100000000000〃;WHEN〃0101〃=>ROW<=〃0000010000000000〃;WHEN〃0110〃=>ROW<=〃0000001000000000〃;WHEN〃0111〃=>ROW<=〃0000000100000000〃;WHEN〃1000〃=>ROW<=〃0000000010000000〃；WHEN〃1001〃=>ROW<=〃0000000001000000〃;WHEN〃1010〃=>ROW<=〃0000000000100000〃;WHEN〃1011〃=>ROW<=〃0000000000010000〃;WHEN〃1100〃=>ROW<=〃0000000000001000〃;WHEN〃1101〃=>ROW<=〃0000000000000100〃;WHEN〃1110〃=>ROW<=〃0000000000000010〃;WHEN〃1111〃=>ROW<=〃0000000000000001〃;WHENOTHERS=>ROW<="0000000000000000";ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;图3-2HANG.vhd仿真波形图3.4字体显示设计XIANSHI.vhd为字体显示控制器，SHI控制的是所显示的字。例如当SHI为00H时，表示显示第一个字；当SHI为01H时，表示显示第二个字，依次类推。WEI控制所显示的为字的第几行，例如当WEI为0000B时，表示输出字的第一行文字信息；WEI为0001B时，表示输出字的第二行文字信息，依次类推。其描述如下：LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYXIANSHIISPORT(WEI:INSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0);SHI:INSTD_LOGIC_VECTOR(2downto0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15downto0));ENDXIANSHI;ARCHITECTUREXIANSHIarchitectureOFXIANSHIISBEGINprocess(shi,wei)variableb:std_logic_vector(15downto0);begincaseshiisWhen〃000〃=>caseweiiswhen"0000"=>b:二〃0000000000000000”;when"0001"=>b:二〃0100000000001000”;when"0010"=>b:="0010000000001111";when"0011"=>b:="0001000010001001";when"0100"=>b:="0000000010001001";when"0101"=>b:="0100000010001111";when"0110"=>b:="0010011111111001";when"0111"=>b:="0001000010001001";when"1000"=>b:="0000000010001111";when"1001"=>b:="0000001111101001";when"1010"=>b:="0000101000101001";when"1011"=>b:="0001001000101001";when"1100"=>b:="0010001111101001";when"1101"=>b:="0100000000010011";when"1110"=>b:="0100000000100001";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;When"001"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0000000000000000";when"0001"=>b:="0000000001000000";when"0010"=>b:="0000000010000000";when"0011"=>b:二〃0001111111111000”;when"0100"=>b:二〃0000001000000000”;when"0101"=>b:="0000010000000000";when"0110"=>b:="0000111111111000";when"0111"=>b:="0000101000101000";when"1000"=>b:="0000100101001000";when"1001"=>b:="0000101111101000";when"1010"=>b:="0000100010001000";when"1011"=>b:="0000101111101000";when"1100"=>b:="0000100010001000";when"1101"=>b:="0000100010001000";when"1110"=>b:="0000000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;When"010"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0000000000000000";when"0001"=>b:="0000000000001000";when"0010"=>b:="0111111111111100";when"0011"=>b:="0000000100000000";when"0100"=>b:="0000000100000000";when"0101"=>b:="0000000100000000";when"0110"=>b:="0000000100000000";when"0111"=>b:="0000000100000000";when"1000"=>b:="0000000100000000";when"1001"=>b:="0000000100000000";when"1010"=>b:="0000000100000000";when"1011"=>b:="0000000100000000";when"1100"=>b:="0000000100000100";when"1101"=>b:="1111111111111110";when"1110"=>b:="0000000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;caseweiiswhen"0000"=>b:二〃0000000000000000”;when"0001"=>b:二〃0000010000000000”;when"0010"=>b:="0000100000000000";when"0011"=>b:="0001000011111000";when"0100"=>b:="0111000010001000";when"0101"=>b:="0001000010001000";when"0110"=>b:="0001000011111000";when"0111"=>b:="0111111000000000";when"1000"=>b:="0001000111111100";when"1001"=>b:="0011100000100000";when"1010"=>b:="0101010111111100";when"1011"=>b:="1001010000100000";when"1100"=>b:="1001001000100000";when"1101"=>b:="0001000111111100";when"1110"=>b:="0001000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;When"100"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0010001000001000";when"0001"=>b:="0001000100001000";when"0010"=>b:="0000000000000000";when"0011"=>b:="0000000000100000";when"0100"=>b:="0111111111111110";when"0101"=>b:="0100000000000010";when"0110"=>b:="1000000000000100";when"0111"=>b:="0001111111100000";when"1000"=>b:="0000000001000000";when"1001"=>b:="0000000110000100";when"1010"=>b:="1111111111111110";when"1011"=>b:="0000000100000000";when"1100"=>b:二〃0000000100000000”;when"1101"=>b:二〃0000000100000000”;when"1110"=>b:="0000010100000000";when"1111"=>b:="0000001000000000";whenothers=>null;endcase;When"101"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0000000000000000";when"0001"=>b:="0000100001100000";when"0010"=>b:="0001010000010000";when"0011"=>b:="0010001011111110";when"0100"=>b:="0010001100000001";when"0101"=>b:="0011110100111001";when"0110"=>b:="0010110000000000";when"0111"=>b:="0010001011111110";when"1000"=>b:="0011101000101000";when"1001"=>b:="0010010000101000";when"1010"=>b:="0010000000101000";when"1011"=>b:="0010000001101000";when"1100"=>b:="0010000001001010";when"1101"=>b:="0010000010001111";when"1110"=>b:="0000000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;whenothers=>null;endcase;q<=b;endprocess;ENDXIANSHI_architecture;3.5顶层文件设计JUZHEN16.vhd是顶层文件设计，文件在实体中首先定义了顶层设计元件的端口信号，然后在architecture和begin之间利用component语句对准备调用的元件做了声明，并定义了c,d两个信号作为器件内部的连接线。最后利用端口映射语句PORTMAP()将两个计数器和列驱动，字体显示驱动连接起来构成一个完整的器件。LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYJUZHEN16ISPORT(a,b:INSTD_LOGIC;Q1,W1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0));ENDENTITYJUZHEN16;ARCHITECTUREJZ16OFJUZHEN16ISCOMPONENTCNT8PORT(CLK1:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0));ENDCOMPONENT;COMPONENTCNT16PORT(CLK:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));ENDCOMPONENT;COMPONENTHANGPORT(DATAIN:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ROW:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0));ENDCOMPONENT;COMPONENTXIANSHIPORT(WEI:INSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0);SHI:INSTD_LOGIC_VECTOR(2downto0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15downto0));ENDCOMPONENT;SIGNALc:STD_LOGIC_VECTOR(3downto0);SIGNALd:STD_LOGIC_VECTOR(2downto0);BEGINU1:CNT8PORTMAP(CLK1=>b,QOUT=>d);U2:CNT16PORTMAP(CLK=>a,QOUT=>c);U3:HANGPORTMAP(datain=>c,ROW=>Q1);U4:XIANSHIPORTMAP(wei=>c,shi=>d,Q=>W1);ENDARCHITECTUREJZ16;图3.3顶层仿真图四程序框图顶层文件设计8进制计数器16列8进制计数器16列字进驱体制动显计程示数序驱器动IFV控控控控制制制制每列输输个和出出字字每相体体行应的驱的的输动高字出的电体输平出五.用户使用说明先将各个引脚按引脚分配表分配好，再将该源程序下载到试验箱里，再按相应操作将“湖南工程学院”显示出来即可。

16*16LED点阵显示引16X16点阵LED模脚分配1块16X16点阵LED模块16X16点阵信号名称FPGA引脚说明DOC-C0F7列DOT-C1E8列DOT-C2J8列DOT-C3G9列DOT-C4G10列DOT-C5F11列DOT-C6F9列DOT-C7F10列DOT-C8G2列DOT-C9F1列DOT-C10E1列DOT-C11E2列DOT-C12D1列DOT-C13D2列DOT-C14C2列DOT-C15B2列DOT-R0B3行选择DOT-R1C3行选择DOT-R2H1行选择DOT-R3J2行选择DOT-R4L2行选择DOT-R5J13行选择DOT-R6H15行选择DOT-R7V11行选择DOT-R8E10行选择DOT-R9F12行选择DOT-R10E12行选择DOT-R11F13行选择DOT-R12F14行选择DOT-R13E15行选择DOT-R14F15行选择DOT-R015F16行选择时钟:图3.4引脚分配图3.5实验箱显示图六心得体会这次做EDA课设的报告，是有关16*16点阵的显示的。起初并不知道这个程序该怎么写，但通过艰苦的钻研，并运用以前老师教过的知识，仔细的想了一遍，觉得应该构建很多实现功能的模块，来分别对要求的相应的功能一一实现，于是开始构建基本的框架，并一个一个的将它编写出来。尽管在此期间，遇到了很多困难，但通过自己的不懈努力，和老师的耐心指导，并在课外积极的请教班上的同学一些不懂的地方，逐渐明白了自己的一些不解之处，既巩固了以前学的EDA知识，也认识到了这门课程的博大精深，使我们知道要学的东西还有很多。我们也从中懂得了做一件事情，真的要有足够的耐心和克服困难的勇气。我们不知道我们接下来的学期里会有多少课程设计，但我们已经有足够面对它的勇气，从中学会的有关做事情的一些态度和方法，将对我们终身受用，以便我们能在社会里创造更好的成就，为社会做出更多的贡献，所以真心的感谢所有老师，是你们让我有了体验的机会，让我懂得了做事不可能一蹴而就，需要有耐心和毅力，当然这也是当前社会追求人才所要求的。七源程序清单LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT8ISPORT(CLK1:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0));ENDENTITYCNT8;ARCHITECTUREBEHVOFCNT8ISSIGNALCQI:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK1)BEGINIF(CLK1'EVENTANDCLK1='1')THENCQI〈二CQI+1;ENDIF;QOUT〈二CQI;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYCNT16ISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;QOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0));ENDENTITYCNT16;ARCHITECTUREBEHVOFCNT16ISSIGNALCQI:STD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THENCQI〈二CQI+1;ENDIF;QOUT<=CQI;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYHANGISPORT(DATAIN:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);ROW:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0));ENDENTITYHANG;ARCHITECTUREBEHVOFHANGISSIGNALHANG:STD_LOGIC_VECTOR(15DOWNTO0);BEGINPROCESS(DATAIN)BEGINCASEDATAINISWHEN〃0000〃=>ROW〈二〃1000000000000000”;WHEN〃0001〃=>ROW〈二〃0100000000000000〃;WHEN〃0010〃=>ROW〈二〃0010000000000000〃;WHEN〃0011〃=>ROW〈二〃0001000000000000〃;WHEN〃0100〃=>ROW〈二〃0000100000000000〃;WHEN〃0101〃=>ROW〈二〃0000010000000000〃;WHEN〃0110〃=>ROW〈二〃0000001000000000〃;WHEN〃0111〃=>ROW〈二〃0000000100000000〃;WHEN〃1000〃=>ROW〈二〃0000000010000000〃;WHEN〃1001〃=>ROW〈二〃0000000001000000〃;WHEN〃1010〃=>ROW〈二〃0000000000100000〃;WHEN〃1011〃=>ROW〈二〃0000000000010000〃;WHEN〃1100〃=>ROW〈二〃0000000000001000〃;WHEN〃1101〃=>ROW〈二〃0000000000000100〃;WHEN〃1110〃=>ROW〈二〃0000000000000010〃;WHENOTHERS=>ROW〈二〃0000000000000000〃；ENDCASE;ENDPROCESS;ENDARCHITECTUREBEHV;LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYXIANSHIISPORT(WEI:INSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0);SHI:INSTD_LOGIC_VECTOR(2downto0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(15downto0));ENDXIANSHI;ARCHITECTUREXIANSHI_architectureOFXIANSHIISBEGINprocess(shi,wei)variableb:std_logic_vector(15downto0);begincaseshiisWhen〃000〃=>caseweiiswhen〃0000〃二〉b:二〃0000000000000000〃；when〃0001〃二〉b:二〃0100000000001000〃；when"0011"when"0100"when"0101"when"0110"when"0111"when"1000"when"1001"when"1010"when"1011"when"1100"when"1101"when"1110"when"1111"whenothersWhen"001"=>caseweiiswhen"0000"when"0001"when"0010"when"0011"when"0100"=>b:="0001000010001001";=>b:="0000000010001001";=>b:="0100000010001111";=>b:="0010011111111001";=>b:="0001000010001001";=>b:="0000000010001111";=>b:="0000001111101001";=>b:="0000101000101001";=>b:="0001001000101001";=>b:="0010001111101001";=>b:="0100000000010011";=>b:="0100000000100001";=>b:="0000000000000000";>null;endcase;=>b:="0000000000000000";=>b:="0000000001000000";=>b:="0000000010000000";=>b:="0001111111111000";=>b:="0000001000000000";when"0110"二〉b:二〃0000111111111000”;when"0111"=>b:="0000101000101000";when"1000"=>b:="0000100101001000";when"1001"=>b:="0000101111101000";when"1010"=>b:="0000100010001000";when"1011"=>b:="0000101111101000";when"1100"=>b:="0000100010001000";when"1101"=>b:="0000100010001000";when1110=>b:="0000000000000000";when1111=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;Whencase010"=>weiiswhen"0000"=>b:="0000000000000000";when"0001"=>b:="0000000000001000";when"0010"=>b:="0111111111111100";when"0011"=>b:="0000000100000000";when"0100"=>b:="0000000100000000";when"0101"=>b:="0000000100000000";when"0110"=>b:="0000000100000000";when"1000"二〉b:二〃0000000100000000”;when"1001"=>b:="0000000100000000";when"1010"=>b:="0000000100000000";when"1011"=>b:="0000000100000000";when"1100"=>b:="0000000100000100";when"1101"=>b:="1111111111111110";when"1110"=>b:="0000000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;When"011"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0000000000000000";when"0001"=>b:="0000010000000000";when"0010"=>b:="0000100000000000";when"0011"=>b:="0001000011111000";when"0100"=>b:="0111000010001000";when"0101"=>b:="0001000010001000";when"0110"=>b:="0001000011111000";when"0111"=>b:="0111111000000000";when"1000"=>b:="0001000111111100";when"1001"=>b:="0011100000100000";when"1011"二〉b:二〃1001010000100000”;when"1100"=>b:="1001001000100000";when"1101"=>b:="0001000111111100";when"1110"=>b:="0001000000000000";when"1111"=>b:="0000000000000000";whenothers=>null;endcase;When"100"=>caseweiiswhen"0000"=>b:="0010001000001000";when"0001"=>b:="000100010000100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