哈工程FPGA实验报告16×16点阵.doc

FPGA实验报告 姓名： 学号： 指导教师： 2013.6.10 实验六 点阵扫描显示实验 一、实验原理 根据硬件电路可知，点阵的控制端口由行端口和列端口组成，分别为16个，相当于256个LED灯。要是某一个灯亮，只需使对应位置上一端为高，一端为低。该16*16的点阵的列端口由一个74154 四位译码器控制。由其资料可知，要使74154正常工作，其12脚、18脚与19脚必须接低。20、21、22、23脚是数据输入端。24脚为VCC，其他为数据输出端口。 16×16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（SEL0-SEL3），其汉字扫描码由16位段地址（0-15）输入。 通过时钟的每列扫描显示完整汉字。 点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为??种方式： （1）点扫描 （2）行扫描 （3）列扫描 若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。 汉字显示使用的是16×16的点阵，FPGA实验箱上有其接口电路，列选信号为SEL0，SEL1，SEL2,SEL3,经4线16线译码器输出16列，从左起为第一列，列选信号是由一个4位向量SEL[3..0]控制；行选信号为H0～H15,是由16个行信号组成的，每一行由一个单独的位来控制，高电平有效。例如“0000”表示第0列，“0000000000000001”表示第一行的点亮。由于列是由一个向量决定，而每一时刻的值只能有一个固定的值，因而只能使某一列的若干个点亮，因此就决定了只能用逐列扫描的方法。例如要使第一列的2,4,6,8，行亮，则列为“0001”、行为“0000000010101010”就可以实现了 用动态分时扫描技术使LED点阵模块显示图像，需要进行两步工作。第一步是获得数据并保存，即在存贮器中建立汉字数据库。第二步是在扫描模块的控制下，配合行扫描的次序正确地输出这些数据。获得图像数据的步骤是，先将要显示的每一幅图像画在一个如图3.3所示的被分成16×16共256个小方格的矩形框中，再在有笔划下落处的小方格里填上“1”，无笔划处填上“0”，这样就形成了与这个汉字所对应的二进制数据在该矩形框上的分布，再将此分布关系以32×16的数据结构组成64个字节的数据，并保存在只读存贮器ROM中。以这种方式将若干个汉字的数据贮存在存贮器内，就完成了图像数据库的建立工作。 二、实验框图及原理图 实验原理图 实验框图 三、实验程序详解 1）行扫描 使行扫描端口依次拉低，同时较高频率进行列扫秒 module D_Z(clk,lie,hang,sel0,sel1,sel2); input clk; //时钟输入 output [4:0]lie; //点阵引脚 output [15:0]hang; output sel0; //扩张功能选择引脚 output sel1; output sel2; reg clk_s; reg clk_ms; reg [4:0]lie; reg [15:0]hang; reg [3:0] XS_data; //显示状态 reg [3:0] PY_data; //平移状态 reg [31:0] XS_DIV; //显示计数 reg [31:0] PY_DIV; //平移计数 wire sel0; wire sel1; wire sel2; parameter CLK_XS = D25_000; parameter CLK_PY = D1_000; assign sel0 = 1b0; //扩展功能选择点阵 assign sel1 = 1b1; assign sel2 = 1b0; always @(posedge clk) //时钟分频产生毫秒时钟，用于点阵动态显示 begin if(XS_DIV CLK_XS) XS_DIV = XS_DIV+1b1; else begin XS_DIV = 0; clk_ms = ~clk_ms; end end always @(po