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实验十五VGA显示器彩条方格显示设计

一.实验目的

1.了解加色法三原色显示机理

2.掌握VGA显示器工作原理

3.掌握VGA显示器彩条和方格显示设计

二.实验原理

人的眼睛是根据所看见的光的波长来识别颜色的。可见光谱中的大部分颜色可以由三种基本色

光按不同的比例混合而成，这三种基本色光的颜色就是红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三原色

光。这三种光以相同的比例混合、且达到一定的强度，就呈现白色（白光）；若三种光的强度均为零，

就是黑色（黑暗）。这就是加色法原理，加色法原理被广泛应用于电视机、监视器等主动发光的产品

中。

在计算机显示器中，所谓的24位真彩色，就是RGB分别使用一个字节即8位二进制数表示，

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这样，显示器就可以显示256种颜色，尽管没有显示自然界的全部颜色，但对于图像显示足够了。

RGB的值为(0,0,0)显示为黑色，(255,0,0)显示为红色，(0,255,0)显示为绿色，(0,0,255)显示为蓝色，

(0,255,255)显示为品青色，(255,0,255)显示为洋红，(255,255,0)显示为黄色，(255,255,255)显示为白

色。品青和红色、洋红和绿色、黄色和蓝色分别为互补色。

计算机显示器RGB信号输入端输入的是0~5V的模拟信号，如果显示为真彩色，需要3个高速

的8位DA，把数字信号转化为模拟信号。我们这里只输出GND或VCC，对应数字信号的0和255。

计算机显示器的显示器采用逐行扫描显示，扫描从屏幕的左上方开始，从左到右、从上到下进

行扫描，每扫描显示完一行，用行同步信号进行行同步，回到下一行的起点再进行扫描显示；扫描

完所有行，即显示了整个屏幕屏幕后，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同

时进行场消隐，预备下一场的扫描。

整个显示，显示器需要接收RGB三个模拟信号、行同步、场同步信号。这里没有时钟信号。

需要显示器和“显卡”精确的时钟匹配。对应640*480*60Hz的模式，工业标准所要求的时钟频率

为25.175MHz，行周期Ts为800个时钟，场周期Ts为525个行周期。我们无法得到25.175的时钟

频率，在设计中采用25MHz的频率驱动行计数器。

需要强调的是：行同步和场同步信号都是负极性，即同步头脉冲要求是负脉冲。设计时需要注

意两个问题：一个是时序驱动，这是完成设计的关键，时序稍有偏差，显示必然不正常，甚至会损

坏显示器；另一个是VGA信号的电平驱动是模拟信号。

VGA行扫描、场扫描时序示意图如图15.1所示。

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RGB行消隐图像行消隐下一行图像

HSTcTe

行同步Tb

TaTdTf

Tg

RGB场消隐图像场消隐下一场图像

VSTcTe

场同步Tb

TaTdTf

Tg

图15.1VGA行扫描、场扫描时序示意图

表15.1行扫描时序要求（单位：像素，即输出一个像素的时间间隔）

行同步头行图像行周期

对应位置TfTaTb