基于VHDL的点阵扫描程序.docx

基于VHDL的点阵扫描程序【系统设计】1．采用自顶向下（top-down）设计法，分为以下三个步骤：Step 1：确定初步方案，进行系统设计和描述：图1点阵显示系统结构框图 系统结构框图:绘出系统结构框图如下所示：分析：系统输入信号：输入控制信号：控制点阵显示内容几种状态的转换；时钟输入：实验中我所使用的实验板高频时钟为1MHz； 系统输出信号： 点阵上显示的各点亮暗信息就是系统输出信息。Step 2：系统划分，进行各个模块功能描述： 从题目要求的点阵系统的功能出发，将系统划分为四大模块：分频模块、各个模式分频控制模块、总控制模块、显示模块。可简要概括为分频模块和显示控制模块，其中显示控制模块包括各模式分频控制模块、总控制模块和显示模块。方框图（模块划分）：分析：a.分频模块： 由于系统可用单元为128宏个单元，所以为了节约使用量，采取用二进制向量来计数，同时用向量特定位的状态来作为分频标志，经计算可得若定义一个25位的二进制数，则18号位的0、1变化可作为4Hz的时钟高低电平变化标志，以此类推19号位可作为2Hz的时钟高低电平变化标志，21号位可作为0.5Hz的时钟高低电平的变化标志。因此可以把计数的值直接用于控制点阵的显示。 b.显示控制模块： 输入信号： M_mode：为2维向量，由2个拨码开关控制，共可控制显示4种状态， 在此只是用00-11的四种状态 Auto是自动切换使能键 Reset是复位键 C_out为分频模块的输出，作为显示控制的标志。 输出信号： lie:为8维向量，为点阵显示的行信号； hang:为8维向量，为点阵显示的列信号；Step 3：逻辑描述：系统状态分析： 根据题目要求，系统共有4个大状态，记为A、B、C、DA：计扫描控制电路，使光点从左上角像素点开始扫描，终止于右下角像素点，然后周而复始地重复下去，扫过一帧所需时间为16 秒；B：每次显示1 个字符，共 5个，每秒切换一个字符，所显示字符为：EZFHNC：显示一幅动画；D:滚动显示一幅动画。MDS图： 输入控制信号m_mode为二维向量，在手动模式下控制显示的模式 Auto为自动显示的使能信号绘出MDS图，如下所示： Auto=0,m_mode=00 Auto=0,m_mode=01 Auto=1,m_mode=01 Auto=1,m_mode=00 auto=1,m_mode=10 auto=1,m_mode=11 auto=0,m_mode=11 auto=0,m_mode=10通过两个拨码开关来输入m_mode实现状态在A、B、C之间的转移控制。另外，系统的大状态只有上述的A、B、C四种，而每种大状态中，有包含有多个循环的小状态，这部分内容将在下面的“点阵显示原理设计”中详细分析。以上部分即通过自顶向下的方法，逐步探求系统的设计方法。当然在实验过程中，也对初步设计时进行了反复的修改和补充，使整个体统更加完善。2. 点阵显示原理设计：图6 点阵电路原理点阵显示原理分析： 8×8 点阵是由如图所示的64个发光二极管构成的，当相应二极管的行电平为高电平，列电平为低电平时，二极管导通发亮，所以8个列使用一个行驱动。那么当一行同时有超过一个以上的灯亮时，每个灯都会分走电流，导致每行灯点亮多时就变暗，少时就变亮。 为了使点阵能够在人眼看它的时候呈现出设计好的图形，并且亮度均匀，用列信号(hang)作为选通控制就会亮度均匀，只要保证任何时刻只有一位hang信号为低，其余位都为高即可。反之，用行信号去控制就会出现亮度不均匀的情况。显示内容设计：A状态：扫描控制电路，光点从左上角像素点开始扫描，终止于右下角像素点，然后周而复始地重复下去。 此状态在某一时刻只有一个点在亮，比较简单，不做过多分析。B状态：每次显示1 个字符，至少显示4 个字符，每秒切换一个字符； 设计显示的字符为：EZFHN。由于B状态共显示5个字符，所以分为四个状态分别为“E”、“Z”、“F”、“H”、“N”，又根据上面分析的点阵的工作原理，将这五个状态中的每一个再进一步分成8个子状态，如下图所示。所以，对于B状态，实际上是4*8=32个子状态间的切换，利用人眼的视觉暂留，在显示每个字符的1秒钟内用高频扫面这个字符的8个子状态，进入下一秒钟后，同理用高频扫面这个字符的8个子状态。B状态的分解如下图所示： 列电平（hang）总是按照以下这8个状态在循环扫描，在某一时刻只有一个列电平为0，其余均为高电平： hang(1) =hang(2) =hang(3) =hang(4) =hang(5) =hang(6) =hang(7) =