点阵实验报告

时间：2024.3.31

大连理工大学软件学院

《FPGA设计与应用实验》实验报告

姓名：王鑫明 学号： 201292223 班级： 软1212

姓名： 席翀宇 学号： 201292383 班级： 软1212

组号：实验箱编号：

实验时间：2015年5月20日实验室：嵌入式实验室实验台：SEED教学实验平台_

指导教师：王洁成绩：

实验2：LED点阵实验

一、实验目的和要求

熟悉ISE8.2开发环境，掌握工程的生成方法；

熟悉SEED-XDTK_V4实验环境；

了解HDL语言在FPGA中的使用；

了解定时器的HDL实现。

实验内容：

定时时钟设计；

LED点阵点亮。

二、实验原理和内容

实验内容：

定时时钟设计；

LED点阵点亮。

三、主要仪器设备及软件编程环境

主要仪器设备：

SEED-XDTK_V4实验环境

软件编程环境：

ISE8.2开发环境

Modelsim仿真工具

四、实验步骤与编程

实验步骤：

创建工程

添加HDL资源文件

编写代码

`timescale 1ns / 1ps

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Company:

// Engineer:

// Create Date: 09:43:00 04/18/2008

// Design Name:

// Module Name: dot

// Project Name:

// Target Devices:

// Tool versions:

// Description:

// Dependencies:

// Revision:

// Revision 0.01 - File Created

// Additional Comments:

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

module dot(CLK_IN, nRST, CPLD_E,DOT_DATA , DOT_CON ,AD_nCS , DA_nCS ,USB_nCS,LCD_nCS );

input CLK_IN;

input nRST;

output [1:0] CPLD_E;

output [15:0] DOT_DATA;

output [15:0]DOT_CON;

output USB_nCS;

output AD_nCS;

output DA_nCS;

output LCD_nCS;

reg CLK_OUT = 1'b1;

reg [15:0]DOT_CON =16'h0000;

reg [15:0]DOT_DATA =16'h0000;

reg [13:0] DIV_counter = 14'h000;

reg [3:0] cnt= 4'h0;

reg [13:0] cnt1=14'h000;

reg [2:0] cnt2=3'h0;

parameter DIV_FACTOR = 14'h1f98;

//CPLD功能切换

assign CPLD_E = 2'b11;

//其他芯片功能禁止

assign USB_nCS = 1'b1;

assign AD_nCS = 1'b1;

assign DA_nCS = 1'b1;

assign LCD_nCS = 1'b1;

//时钟分频

always@(posedge CLK_IN)

begin

if(!nRST)

begin

CLK_OUT <= 1'b1;

DIV_counter <= 10'h000;

end

else

begin

if(DIV_counter <= DIV_FACTOR )

begin

DIV_counter <= DIV_counter + 1;

end

else

begin

DIV_counter <= 12'h000;

CLK_OUT <= !CLK_OUT;

end

//点亮点阵

always@(posedge CLK_OUT)

begin

cnt = cnt+1;

cnt1 = cnt1+1;

if(cnt1 == 14'hf)

begin

cnt2 = cnt2+1;

end

if(cnt2 == 3'h0)

begin

if(cnt == 4'h0)

begin

DOT_CON <= 16'h8000;

DOT_DATA <= 16'h0000;

end

else if(cnt == 4'h1)

begin

DOT_CON <= 16'h4000;

DOT_DATA <= 16'hfffe;

end

else if(cnt == 4'h2)

begin

DOT_CON <= 16'h2000;

DOT_DATA <= 16'h0104;

end

else if(cnt == 4'h3)

begin

DOT_CON <= 16'h1000;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'h4)

begin

DOT_CON <= 16'h0800;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'h5)

begin

DOT_CON <= 16'h0400;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'h6)

begin

DOT_CON <= 16'h0200;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'h7)

begin

DOT_CON <= 16'h0100;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'h8)

begin

DOT_CON <= 16'h0080;

DOT_DATA <= 16'h7ffc;

end

else if(cnt == 4'h9)

begin

DOT_CON <= 16'h0040;

DOT_DATA <= 16'h0108;

end

else if(cnt == 4'ha)

begin

DOT_CON <= 16'h0020;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'hb)

begin

DOT_CON <= 16'h0010;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'hc)

begin

DOT_CON <= 16'h0008;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'hd)

begin

DOT_CON <= 16'h0004;

DOT_DATA <= 16'h0100;

end

else if(cnt == 4'he)

begin

DOT_CON <= 16'h0002;

DOT_DATA <= 16'h7ffc;

end

else if(cnt == 4'hf)

begin

DOT_CON <= 16'h0001;

DOT_DATA <= 16'h0008;

end

///////////////////////////////////////////////

if(cnt2 == 3'h1)

begin

if(cnt == 4'h0)

begin

DOT_CON <= 16'h8000;

DOT_DATA <= 16'h2040;

end

else if(cnt == 4'h1)

begin

DOT_CON <= 16'h4000;

DOT_DATA <= 16'h2040;

end

else if(cnt == 4'h2)

begin

DOT_CON <= 16'h2000;

DOT_DATA <= 16'h2040;

end

else if(cnt == 4'h3)

begin

DOT_CON <= 16'h1000;

DOT_DATA <= 16'h2040;

end

else if(cnt == 4'h4)

begin

DOT_CON <= 16'h0800;

DOT_DATA <= 16'h27fc;

end

else if(cnt == 4'h5)

begin

DOT_CON <= 16'h0400;

DOT_DATA <= 16'he040;

end

else if(cnt == 4'h6)

begin

DOT_CON <= 16'h0200;

DOT_DATA <= 16'h2040;

end

else if(cnt == 4'h7)

begin

DOT_CON <= 16'h0100;

DOT_DATA <= 16'h15f4;

end

else if(cnt == 4'h8)

begin

DOT_CON <= 16'h0080;

DOT_DATA <= 16'h0a4e;

end

else if(cnt == 4'h9)

begin

DOT_CON <= 16'h0040;

DOT_DATA <= 16'h2110;

end

else if(cnt == 4'ha)

begin

DOT_CON <= 16'h0020;

DOT_DATA <= 16'h60a0;

end

else if(cnt == 4'hb)

begin

DOT_CON <= 16'h0010;

DOT_DATA <= 16'h8040;

end

else if(cnt == 4'hc)

begin

DOT_CON <= 16'h0008;

DOT_DATA <= 16'h00a0;

end

else if(cnt == 4'hd)

begin

DOT_CON <= 16'h0004;

DOT_DATA <= 16'h1110;

end

else if(cnt == 4'he)

begin

DOT_CON <= 16'h0002;

DOT_DATA <= 16'h33f8;

end

else if(cnt == 4'hf)

begin

DOT_CON <= 16'h0001;

DOT_DATA <= 16'h4000;

end

///////////////////////////////////////

if(cnt2 == 3'h2)

begin

cnt2 = 3'h0;

end

endmodule

烧写

1. 进入烧写界面

2. 在第三个芯片载入bit文件

3. 右击第三个芯片开始烧写

五、实验数据与结果分析

六、讨论、建议

延时采用循环计数获得时钟信号实现，通过自摸软件对点阵进行赋值。

第二篇：点阵实验报告

1.实验目的

（1）掌握LED16X16点阵显示与单片机接口的方法；

　　　（2）了解LED16X16点阵显示的基本原理与功能；

　　　（3）掌握LED16X16点阵显示软件编程方法。

2.点阵显示简介

汉字显示屏到处可见，被广泛应用于汽车报站器，广告屏等。本文中的16*16LED显示屏是采用4块8*8LED合并而成的，实验介绍一种实用的汉字显示屏的制作，考虑到电路元件的易购性，采用了16×16的点阵模块，汉字显示的原理我们以UCDOS中文宋体字库为例，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。

LED阵列的显示方式是按显示编码的顺序，一行一行地显示。每一行的显示时间大约为4ms,由于人类的视觉暂留现象，将感觉到8行LED是在同时显示的。若显示的时间太短，则亮度不够，若显示的时间太长，将会感觉到闪烁。本文采用低电平逐行扫描，高电平输出显示信号。即轮流给行信号输出低电平，在任意时刻只有一行发光二极管是处于可以被点亮的状态，其它行都处于熄灭状态。

3.点阵屏有两个类型，一类为共阴极（左），另一类则为共阳极（右），下图给出了两种类型的内部电路原理及相应的管脚图

4 .系统电路设计

（1）单片机系统及外围电路

单片机采用MSC-51 或其兼容系列芯片，采用24MHZ 或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，时期显示更稳定。单片机的串口与列驱动器相连，用来显示数据。P1 口低4 位与行驱动器相连，送出行选信号；P1.5～P1.7 口则用来发送控制信号。P0 口和P2口空着，在有必要的时候可以扩展系统的ROM 和RAM。

（2）列驱动电路

列驱动电路有集成电路74HC595 构成。它具有一个8 位串入并出的移位寄存器和一个8 位输出锁存器的结构，而且移位寄存器和输出锁存器的控制是各自独立的，可以实现在显示本行列数据的同时，传送下一行的列数据，既达到重叠处理的目的。它的输入侧有8 个串行移位寄存器，每个移位寄存器的输出都连接一个输出锁存器。引脚SI 是串行数据的输入端。引脚SCK 是移位寄存器的移位时钟脉冲，在其上升沿发生移位，并将SI 的下一个数据打入最低位。移位后的各位信号出现在各移位寄存器的输出端，也就是输出锁存器的输入端。RCK 是输出锁存器的打入信号，其上升沿将移位寄存器的输出打入输出锁存器。引脚G 是输出三态门的开放信号，只有当其为低时锁存器的输出才开放，否则为高组态。SCLR 信号是移位寄存器清零输入端，当其为低时移位寄存器的输出全部为零。由于SCK 和RCK 两个信号是互相独立的，所以能够做到输入串行移位与输出锁存互不干扰。芯片的输出端为

QA～QH，最高位QH 可作为多片74HC595 级联应用时，向上一级的级联输出。但因为QH受输出锁存器的打入控制，所以还从输出锁存器前引出QH，作为与移位寄存器完全同步的级联输出。

（3）行驱动器

单片机P1 口低4 位输出的行号经4/16 线译码器74LS154 译码后生成16 条行选通信号线，再经过驱动器驱动对应的行线。一条行线上要带动16 列的LED 进行显示，按每一LED 器件20MA 电流计算，16 个LED 同时发光时，需要320MA 电流，选通三极管8550作为驱动管可满足要求。

5.LED16X16点阵显示的基本原理

为了让大家更清楚的理解点阵的扫描过程，在这我们以显示汉字“计”为例，来说明其扫描原理：

单片机首先由P2口输出显示数据信号给右部分的第一行如图9所示，即第一行的P20---P27口。方向为P20到P27 ,显示汉字“计”时，P22点亮,由左到右排，为P20灭，P21灭, P22亮，P23灭, P24灭, P25灭, P26灭, P27灭。即二进制00000100，转换为16进制为 0x05。

右部分的第一行完成后，继续扫描左半部的第一行，为了接线的方便，我们仍设计成由左往右扫描，即从P00向P07方向扫描，从上图可以看到，这一行没有LED亮，均灭，即为00000000，16进制则为0x00。然后单片机再次转向右半部第二行，仍为P22点亮，为00000100，即16进制0x05。这一行完成后继续进行左半部分的第二行扫描，P03点亮，为二进制00001000，即16进制0x09

依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，

6.LED16X16点阵显示软件编程如下

#include<reg51.h>

#include<absacc.h>

#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define com8255 XBYTE[0xff2b]//宏定义口地址

#define pa8255 XBYTE[0xff28]

#define pb8255 XBYTE[0xff29]

#define pc8255 XBYTE[0xff2a]

sbit c=PSW^7;

bit flag=0;

int x1,x,y,temp,tp;

uint code table[]={

/*"计",*/

0x02,0x02,0x42,0x33,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0xFF,0x02,0x02,0x02,0x06,0x02,0x00,

0x00,0x00,0x00,0xFE,0x04,0x08,0x10,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

/*"算",*/

0x10,0x20,0xC0,0x5F,0x75,0x55,0x55,0x35,0xD5,0x55,0x75,0x5F,0x40,0x40,0x00,0x00,

0x10,0x10,0x11,0xD2,0x7C,0x50,0x50,0x50,0x50,0x50,0x7F,0xD0,0x10,0x30,0x10,0x00,

/*"机", */

0x08,0x08,0x0B,0xFF,0x09,0x08,0x00,0x3F,0x20,0x20,0x20,0x7F,0x20,0x00,0x00,0x00,

0x20,0xC0,0x00,0xFF,0x01,0x82,0x04,0xF8,0x00,0x00,0x00,0xFC,0x02,0x02,0x0E,0x00,

void delay(unsigned int i)

{

unsigned int j,k;

for(k=0;k<i;k++)

for(j=0;j<100;j++);

}

void main(void)

{

com8255=0x80;//8255全输出

pa8255=0xff;

pb8255=0xff;

while(1)

{

x1=0x00;

do {uchar ,counter1,counter2;

unsigned int j,k,d;

for(k=0;k<1;k++)

{

for(j=0;j<10;j++) //扫描一个字的次数，决定了字的显示时间长短

{counter1=0x00;

counter2=0x00;

x=x1;

y=0x01;

c=0;

while(counter1<0x08)//描扫左8列

{counter1++;

pc8255=table[x];//输出左半字的上半字段码

temp=0x10+x;

P1=table[temp];//输出左半字下半字段码

x++;

temp=x;

temp=temp&0x0f;

if(!temp){temp=0x10+x;x=temp;}

c=0;

tp=~y;

pa8255=tp; //依次选中左半字的各列

d=70;

while(d--){};

pa8255=0xff; //关闭扫描,清隐

pb8255=0xff; //关闭扫描,清隐

y=_crol_(y,1);//位码左移,显示左移效果

}

c=0;

y=0x01;

while(counter2<0x08)//描扫右8列

{ counter2++;

pc8255=table[x]; //输出右半字的上半字段码

temp=0x10+x;

P1=table[temp]; //输出右半字的下半字段码

x++;

temp=x;

temp=temp&0x0f;

if(!temp){temp=0x10+x;x=temp;}

c=0;

tp=~y;

pb8255=tp; //依次选中右半字的各列

d=70;

while(d--){};

pa8255=0xff;

pb8255=0xff;

y=_crol_(y,1); //位码左移,显示左移效果

}

x1++;

temp=x1;

temp=temp&0x0f;

if(!temp) {temp=0x10+x1;x1=temp;} //显示完一个字后取下一个字的字模

}

while(x!=16*16*2);

}

7.实习总结

通过查阅大量的相关资料，详细了解了LED 的发光原理和LED 显示屏的原理，了解了LED 的现状，清楚地了解了LED 显示屏与其它显示屏相比较有那些

优点，明确了研究目标.总结这次实习，遇到一些问题，如显示时间的长短，显示时间短，会出现亮度不强，显示时间长，会出现闪烁，只有合理选择时间，才可出现理想的结果。通过这次实习，使我受益匪浅，只有自己动手才可发现问题，解决问题、、、、

8.参考文献

（1）《单片机原理及接口技术》胡汉才 20##年第三版

（2）《51单片机C语言编程》郭天祥

（3）《单片机技术实验实训教程》周越中国水利水电出版社 20##年

（4）《Protel电路设计与制版宝典》赵建电子工业出版社 20##年

（5）《单片机技术与应用》东南大学出版社郭建江

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