基于FPGA的LED16×16点阵汉字显示设计(VHDL版)
基于FPGA的点阵汉字显示
FPGA综合设计实验报告题目 16×16点阵汉字显示作者徐双健专业微电子0902 日期 2013年4月1号第一章前言 (3)1.1本设计的研究背景和研究目的 (3)1.2LED点阵显示特点 (3)1.3FPGA设计的特点 (3)第二章系统设计 (5)2.1设计任务与要求 (5)2.1.2设计要求 (5)2.2设计原理 (5)2.2.1总体设计方案 (5)2.3扫描控制模块2.3.1LED的显示原理 (5)2．4方案一： (6)此法太过麻烦！ (18)2.5方案二 (19)2.5.1汉字的存储 (19)2.5.1汉字显示 (21)第三章系统调试与仿真 (24)3.1开发环境介绍 (24)3.2调试与仿真 (24)3.2.1 创建工程 (24)3.2.2 编译前设置 (24)3.2.3 全程编译 (26)3.2.4时序仿真 (27)第四章结束语 (29)答谢辞...............................................................错误！未定义书签。
第一章前言1.1 本设计的研究背景和研究目的鉴于LED的自身优势，主要应用于以下几大方面：∙显示屏、交通讯号显示光源的应用LED灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、双色和单色显示屏，全国共有100多个单位在开发生产。
交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广速度快，市场需求量很大，是个很好的市场机会。
∙汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。
汽车用白炽灯不耐震动撞击、易损坏、寿命短，需要经常更换。
1987年，我国开始在汽车上安装LED高位刹车灯。
由于LED响应速度快,可以及早提醒司机刹车，减少汽车追尾事故，在发达国家，使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件，美国HP公司在1996年推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。
基于FPGA的16×16点阵模块控制器设计
第45卷 第10期 2018年10月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.45 No.10Oct. 2018*通讯作者基金项目：天津科技大学大学生实验室创新基金(No.1702A203)，全国高校实验室工作研究会学术研究计划(No.SY2015Z059)。
收稿日期：2018-09-05应用技术基于FPGA 的16×16点阵模块控制器设计乔广欣，李亚峻*，李 松，杨 堃斌，于宝(天津科技大学电子信息与自动化学院 天津300222)摘 要：为了减少芯片IO 口的占用，由74HC138驱动点阵行、由74HC595驱动点阵列。
为了用FPGA 芯片控制点阵显示，用VHDL 语言编程实现。
介绍了16×16点阵模块的硬件连接，分析了74HC595的工作时序和点阵列数据的存储与调用，进而提出点阵行列控制器的VHDL 程序设计方法，用于实现装载新数据、选通点阵行、16位数据先低位后高位的串行输出、产生74HC595的时钟信号和输出锁存信号。
将Basys2开发板与点阵模块相连，将程序下载到FPGA 上，实现了16×16点阵的显示，验证了设计的正确性，具有实际应用价值。
关键词：现场可编程门阵列 VHDL 语言 点阵显示 74HC595芯片 74HC138芯片 中图分类号：TP332.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2018)10-0059-03Design of 16×16 Dot Matrix Module Controller Based on FPGAQIAO Guangxin ，LI Yajun*，LI Song ，YANG Bin ，YU Baokun(College of Electronic Information and Automation ，Tianjin University of Science & Technology ，Tianjin 300222，China )Abstract ：74HC138 and 74HC595 were used to drive dot matrix row and column respectively to reduce the occupation of the chip IO port. Programming was implemented using VHDL language to control the dot matrix display via FPGA chip.This paper introduces hardware connection of the 16×16 dot matrix module ，and analyzes the timing of the 74HC595 and storage and transfer of dot matrix column data. A VHDL program design method for dot matrix row and column controller was proposed to implement new data loading ，the strobe dot matrix row ，16-bit data serial output according to the low first and then high ，the generation of 74HC595 clock signal and output latch signal. The dot matrix module is connected to the Basys2 development board ，and the program is downloaded to the FPGA.A 16×16 dot matrix display is implemented ，which verifies the correctness of the design. The design has practical application value.Key words ：FPGA ；VHDL language ；dot matrix display ；74HC595；74HC138LED 点阵显示系统不仅能够静态显示字符和图像，而且能够动态显示文字、动画、视频等信息，具有亮度高、寿命长、价格低、视角大等优点，得到广泛 应用。
点阵汉字显示VHDL语言设计
EDA技术实用教程实验报告实验名称：点阵汉字显示设计系别：XXX专业：电子信息工程姓名：X X X学号：XXXXXXXXX2010.12.216*16的点阵显示设计1、实验目的熟悉MAX+plu sⅡ的VHDL文本设计流程的全过程，学会用可编程逻辑器件设计制作一个16*16的点阵的显示设计。
16*16点阵显示是传统的点阵显示基本应用，它是很多复杂的显示的基础。
这种点阵的显示可以使用多种方法来实现，其中所用到的器件也不尽相同，但是很多基本算法和思想都是相同的，只是根据不同的硬件，具体的方法有所区别。
在此设计中，我所使用的点阵的列式有16个行信号组成的，每一行是由一个单独的位来控制，高电平有效，而列式由四个位矢量来控制的。
例如：“0000”表示第0行，“0000000000000001”表示第1行的点亮。
由于列式由一个矢量决定的，而每一时刻列只能有一个固定的值，因而只能是某一列的如干点亮，因此就决定了只能用逐列扫描的方法。
2、各模块及功能模块CHW控制每个字母显示时间Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity chw isPort (clk:in std_logic;Q:out std_logic_vector(1 downto 0));End chw;Architecture chw_arc of chw isBeginProcess(clk)Variable cnt:integer;Variable tmp:std_logic_vector(1 downto 0);beginIf clk'event and clk='1'thenif cnt<10000 thenCnt:=cnt+1;ElseCnt:=0;If tmp="11"thenTmp:="00";ElseTmp:=tmp+1;End if;End if;end if;Q<=tmp;End process;End chw_arc;模块CNTA产生列选择信号。
基于FPGA及VHDL的LED点阵汉字滚动显示设计方案【VIP专享】
基于FPGA及VHDL的LED点阵汉字滚动显示设计方案发布: 2011-8-31 | 作者: —— | 来源:wangliuguo| 查看: 555次| 用户关注：汉字滚动显示器的传统设计方法是用单片机来控制的，虽然单片机方案具有价格低廉，程序编程灵活等特点，但由于单片机硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级，总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价，甚至有可能需要重新设计。
况且，在以显示为主的系统中，单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低，单片机的优势得不到发挥，相当于很大的资源浪费。
采用EDA技术的自顶向下的模块化设计方法，借助相关开发软件，例如Qua汉字滚动显示器的传统设计方法是用单片机来控制的，虽然单片机方案具有价格低廉，程序编程灵活等特点，但由于单片机硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级，总是要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价，甚至有可能需要重新设计。
况且，在以显示为主的系统中，单片机的运算和控制等主要功能的利用率很低，单片机的优势得不到发挥，相当于很大的资源浪费。
采用EDA技术的自顶向下的模块化设计方法，借助相关开发软件，例如QualtusⅡ软件，将硬件描述语言——VHDL程序固化于具有丰富I/O口、内部逻辑和连线资源的FPGA(现场可编程门阵列)中。
该技术具有系统设计效率高、集成度好、保密性强、易于修改、易于实现等优点，成为当今数字系统设计主流技术。
此方式所制作的LED点阵控制器，由于是纯硬件行为，具有速度快、可靠性高、抗干扰能力强、开发周期短等显著优点。
1 EDA点阵显示汉字原理以8×8的LED点阵为例，8×8的LED点阵是由64个发光二极管按矩阵形式排列而成，每一行上的发光管有一个公共的阳极(或阴极)，每一列上的发光管有一个公共的阴极(或阳极)，一般按动态扫描方式显示汉字或图形。
扫描分为点扫描、行扫描和列扫描三种方式。
行扫描需要按行抽取字型码，列扫描则需要按列抽取字型码。
16×16点阵LED汉字动态显示
a f g e d c h b
实验说明：
a a a a a a a a
a
h b
bitsel(0) bitsel(7)
segment[7..0]
bitout[7..0]
16×16点阵LED汉字动态显示
4学时 学时 实验内容： 实验内容： 点阵LED动态显示自己的名字 用16×16点阵 × 点阵 动态显示自己的名字
第1行，第1列 行 列
16×16点阵显示 × 点阵显示
第1行，第16列 行 列
r0-r3
第16行，第1列 行 列
第16行，第16列 行 列
点阵LED显示器的每一行发光管的阳极接在一起作为 显示器的每一行发光管的阳极接在一起作为 点阵 数据线D，每一列发光管的阴极接在一起作为列线B， 数据线 ，每一列发光管的阴极接在一起作为列线 ， 因此，要使某一点亮， 因此，要使某一点亮，就必须让该点所在的行线为高 电平，同时让该点所在的列线为低电平。 电平，同时让该点所在的列线为低电平。 实验板上点阵的各行可分别控制， 实验板上点阵的各行可分别控制， 用16个行控制信号 个行控制信号 来控制16行，使用4个列控制信号来控制 列，实验 来控制 行 使用 个列控制信号来控制16列 个列控制信号来控制 板上已经提供了一个4－ 译码器 因此只使用4 译码器， 板上已经提供了一个 －16译码器，因此只使用 个信号即可控制点阵的16列 个信号即可控制点阵的 列。由于不是一个控制信号 控制一个点阵点， 控制一个点阵点，因此需要将需将欲显示的字一列一 列的显示。 列的显示。 若列控制信号r0-r3等于 “0000”，则经过 －16 例：若列控制信号 等于 ，则经过4－ 译 码器后，点阵的第一列会等于‘0’。此时若同时16 码器后，点阵的第一列会等于‘ 。此时若同时 行中的某些行为‘ ，则对应的点阵会亮。 行中的某些行为‘1’，则对应的点阵会亮。
vhdl实验报告_16乘16点阵_列选_显示
综合实践总结报告综合实践名称： EDA技术与实践综合实践地点、时间一．题目功能分析和设计实验的要求有如下三点:1.用16*16点阵的发光二极管显示字符；2.可显示字符为0~9的数字字符与A~F英文字母的大写；3.输入为四位二进制矢量;按照要求可知，LED点阵模块，共由16×16=256个LED发光二极管组成，如何在该点阵模块上显示数字和字母是本实验的关键。
先将要显示的每一幅图像画在一个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以数字8为例，点阵分布为：0000000000000000000000000000000000011111111110000001111111111000000110000001100000011000000110000001100000011000000111111111100000011111111110000001100000011000000110000001100000011000000110000001111111111000000111111111100000000000000000000000000000000000考虑到实际物理实验平台上点阵发光二极管的原理，以下为16×16点阵LED外观图，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED 发亮。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
所以我采用行列扫描的方法，用四位二进制数做列选信号（总共16列），如选中第一列，则扫描第一列之中哪些行是高电平（1），哪些行是低电平（0）；为高电平的则点亮，为低电平的不亮。
（列信号都接地）。
如此，列选信号由“0000”变到“1111”时，16列扫描完毕，一个字也就出来了，列选信号重新由“0000”开始扫描。
注意扫描频率必须要足够快，才能保证显示一个数字或字母时所有灯在肉眼看来是同时在闪烁的。
（完整版）16×16点阵LED电子显示屏的设计_毕业论文
16×16点阵LED电子显示屏的设计摘要LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件,是由多个独立的LED发光二极管封装而成. LED点阵显示屏可以显示数字或符号, 通常用来显示时间、速度、系统状态等。
本设计是1616××16点阵LED电子显示屏的设计。
整机以美国ATMEL公司生产的40脚单片机AT89C51为核心，介绍了以它为控制系统的LED点阵电子显示屏的动态设计和开发过程。
通过该芯片控制一个行驱动器74LS154和两个列驱动器74L373来驱动显示屏显示。
该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，采用4块8 x 8点阵LED显示模块来组成一个16x16点阵显示模式。
显示采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
文中详细介绍了LED点阵显示的硬件设计思路、硬件电路各个部分的功能及原理、相应软件的程序设计，以及使用说明等。
关键词：AT89C51单片机 LED 点阵显示动态显示AbstractAs a popular display device component, LED dot-matrix display board consists of several independent LED (Light Emitting Diode).The LED dot-matrix display board can display the number or sign,and it is usually used to show time, speed, the state of system etc.This design is 1 16 ×16 lattice LED electron display monitor design.The whole equipment is with the 40-pin AT89C51 MCU (Micro Controller Unit) produced by the American ATMEL company at thecore, introduced take it as the control system LED lattice electron display monitor dynamic design and the development process. Controls good driver 74LS154 an two row driver 74L373 through thischip actuates the display monitor demonstration. The electronic screen can show all kinds of written or monochrome images, one full screen display Chinese characters, four pieces of 8 x 8 dot-matrix LEDdisplay modules to form the 16x16 dot matrix display mode. Show dynamic show that makes static graphic or text can be achieved, shifted out of various formats. This paper describes the of the LEDdot matrix display, and the principle function of the various parts ofthe circuit, the corresponding software program design and the use of some such. Key words: AT89C51 Micro Controller U nitUnit； LED； LatticeDisplay；Dynamic Display目录第1章绪论1.1 选题背景LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，显示屏由几万……几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。
毕业设计 基于VHDL的汉字点阵动态显示系统的设计
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (1)1 设计方案1.1 方案一 (2)1.2 方案二 (2)1.3 方案比较 (3)2 扫描控制模块2.1 LED点阵原理 (3)2.2 汉字的存储 (4)2.3 汉字的显示 (5)2.4 滚动速度的控制 (6)3 VHDL语言程序设计3.1扫描频率控制的部分关键程序 (6)3.2单个汉字扫描的部分关键程序 (7)3.3汉字滚动速度控制的部分关键程序 (8)4 系统调试4.1开发环境介绍 (9)4.2调试、仿真与体会 (10)5系统功能、指标参数 (14)6 设计结论 (14)致谢 (14)参考文献 (14)基于VHDL的汉字点阵动态显示系统的设计摘要：主要研究基于VHDL的 Led点阵汉字滚动显示。
首先描述了基于现场可编程门阵列（FPGA）的硬件电路，以及点阵显示汉字的原理;然后在单个16X16 LED发光二极管点阵上滚动汉字的原理；最后给出了描述其功能的VHDL语言程序设计方法。
通过编程、调试、仿真、下载正确地实现了汉字滚动显示扫描结果，其硬件系统的实验验证也获得了与软件模拟仿真结论相吻合的结果。
关键词：LED点阵；FPGA；VHDL语言；汉字滚动显示Design of Chinese characters scrolling display on LED dotmatrix based on VHDLAbstract:The design of this subject mainly researches Chinese characters scrolling display on LED dot matrix screen based on FPGA and VHDL . This article firstly describes the hardware circuit based on logic cell array,as well as the principle of Chinese characters display on LED dot matrix .Finally,the article gives the method of VHDL design which describes the function.This design realizes the results of Chinese characters scrolling and scanning correctly by programming ,debugging ,sinulation and download ,Also the experimintal verificattion of hardware systerns has received the conclusions in accordance with the results of software simulation .Key words:LED dot matrix;FPGA;VHDL;Chinese characters scrolling display引言随着我国经济的高速发展,对公共场合发布信息的需求日益增长，利用LED 点阵滚动显示汉字的出现正好适应了这一市场需求，已经成为信息传播的一种重要手段。
LED16×16点阵汉字显示设计(VHDL版)
毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题基于FPGA的LED 16×16点阵汉字显示设计目一、选题的背景和意义：LED点阵显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。
它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。
受到体育场馆用LED显示屏需求快速增长的带动，近年来，中国 LED显示屏应用逐步增多。
目前，LED已经广泛应用在银行、火车站、广告、体育场馆之中。
而随着奥运会、世博会的临近，LED显示屏将广泛的应用在体育场馆以及道路交通指示中，LED显示屏在体育广场中的应用将出现快速增长。
因此，本设计是很有必要的，之所以基于FPGA设计是因为现场可编程门阵列（FPGA）设计周期小，灵活度高，适合用于小批量系统，提高系统的可靠性和集成度。
并且采用编写灵活的VHDL语言编写主程序。
本设计可以方便的应用到各类广告宣传中。
二、课题研究的主要内容：1. 实现16×16点阵的汉字显示；2. 实现有限汉字显示；4. 实现汉字的滚动显示；5. 完成方案论证。
三、主要研究（设计）方法论述：通过去图书馆查阅书籍收集资料，同时在搜索引擎上检索资料，分析借鉴已有类似产品、设计方案与成功经验，选择几种可行方案比对，最后确定最切实可行的方案展开设计。
通过Multisim或Quartus软件对系统进行模拟仿真，对电路功能进行改进与完善。
在EDA试验箱上进行调试。
四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工作内容2010.5.17-5.23理解并确认毕业设计任务书，撰写完成毕业设计开题报告（第1周）2010.5.24-5.30完成调研与资料收集、整理（第2周）2010.5.31-6.6设计方案及原理框图确定（第3周）2010.6.7-7.4电路资料收集，单元电路设计（第4、5、6、7周）2010.7.5-7.18电路仿真与改进、完善（第8、9周）2010.19-8.1资料整理（第10、11周）2010..8.2-8.8书写毕业设计报告（第12周）2010.8.9-8.16（第13周）修改毕业设计报告并整理装订五、指导教师意见：指导教师签名：年月日六、系部意见：系主任签名：年月日目录摘要ABSTRACT第一章前言 (1)1.1本设计的研究背景和研究目的 (1)1.2LED点阵显示特点 (2)1.3FPGA设计的特点 (2)第二章系统设计 (4)2.1设计任务与要求 (4)2.1.1设计任务 (4)2.1.2设计要求 (4)2.2设计原理 (4)2.2.1总体设计方案 (4)2.2.2方案的比较 (5)2.3扫描控制模块 (6)2.3.1 LED的显示原理 (6)2.3.2汉字的存储 (7)2.4汉字显示 (7)2.4.1列循环扫描 (8)2.4.2字符样式设计 (10)2.4.3字母循环扫描及期间的延时环节 (14)2.5整个完整的程序 (15)第三章系统调试与仿真 (22)3.1开发环境介绍 (22)3.2调试与仿真 (22)3.2.1 创建工程 (22)3.2.2 编译前设置 (23)3.2.3 全程编译 (25)3.2.4时序仿真 (26)第四章结束语 (29)答谢辞 (29)参考文献 (29)摘要主要研究基于VHDL的 Led点阵汉字滚动显示。
基于FPGA控制的LED点阵汉字滚动显示器的设计
基于FPGA控制的LED点阵汉字滚动显示器的设计
王海峰;熊兴中
【期刊名称】《四川理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(026)003
【摘要】主要研究基于VHDL语言和FPGA的LED点阵汉字滚动显示器的设计.在介绍16×16LED点阵块工作原理的基础上,给出了基于FPGA的系统硬件电路,以及LED点阵实现汉字滚动的设计方法,并在QuartusⅡ软件集成开发环境下对整个系统的软件进行了仿真测试,实验仿真及硬件测试结果表明设计完全满足要求.该设计具有较为重要的应用价值.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】王海峰;熊兴中
【作者单位】四川理工学院自动化与电子信息学院,四川自贡643000;四川理工学院自动化与电子信息学院,四川自贡643000
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
1.基于单片机串行通信的LED点阵显示系统的设计与实现——以16×32LED点阵显示器为例 [J], 张建华;刘玉玲;吴允志;
2.基于单片机串行通信的LED点阵显示系统的设计与实现───以16×32LED点阵显示器为例 [J], 张建华;刘玉玲;吴允志
3.基于FPGA控制的LED汉字滚动显示器设计 [J], 孙振华;唐征兵
4.基于FPGA和VHDL的LED点阵汉字滚动显示设计 [J], 张鹂;李曼义
5.基于Proteus的单片机汉字LED点阵滚动显示 [J], 陈立
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电子综合设计-16X16汉字点阵显示设计
电子综合设计方案题目：16*16点阵汉字显示屏显示设计年级专业：电气学生姓名：2011年12 月10 日第一章课题简介1.1 LED显示简介LED显示屏：它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形等各种信息的显示屏幕。
LED显示以其组构方式灵活、显示稳定、功耗低、寿命长、技术成熟、成本低廉等特点在车站、证券所、运动场馆、交通干道及各种室内/外显示场合的信息发布，公益宣传，环境参数实时，重大活动倒计时等等得到广泛的应用。
单片机控制系统程序采用单片机汇编语言进行编辑，通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。
所显示字符的点阵数据可以自行编写，也可从标准字库中提取。
第二章课题系统整体方案2.1 需要实现的功能本设计是一16×16点阵LED电子显示屏的设计。
整机以40脚单片机AT89C51为核心，通过该芯片控制列驱动器74HC595来驱动显示屏显示。
该电子显示屏可以显示各种文字或单色图像，全屏能显示1个汉字。
显示可以采用动态显示，使得图形或文字能够实现静止、移入移出等多种显示方式。
开关控制显示“矿大电气五班”、“电子综合设计”的字幕。
同时还要实现的功能：5V的电压输入，时钟电路的设置，复位电路的设置，单片机给74HC154芯片同时给E1和E2低电平，74LS154才能正常的工作。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴或Y，16*16LED 点阵如图2.1.1所示。
图 2.1.116X16点阵LED 工作原理说明 : 16X16点阵共需要256个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置1电平，某一行置0电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。
16×16点阵显示
目录第一章系统设计总述 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 要求分析 (1)第二章系统设计原理 (2)第三章系统子程序设计 (3)3.1 32进制计数器设计 (3)3.2 16进制计数器设计 (4)3.3 列驱动设计 (5)3.4 行驱动设计 (6)第四章原理图仿真波形 (25)第五章设计小结 (26)参考文献 (27)SOPC/EDA综合课程设计报告―16×16点阵显示控制第一章系统设计总述1.1 设计要求使用FPGA设计一个16×16的点阵显示的控制器，使点阵显示器以两种花样显示“江西理工大学应用科学学院欢迎您！”1.2 要求分析根据设计要求可以分析出：点阵显示的花样有静态显示一个汉字，一屏一屏的显示汉字还有滚动显示汉字，还可以用亮着的灯显示汉字或者用暗着的灯显示汉字。
根据以上的分析，本实验采用如下两种花样显示：第一种花样是用亮着的灯组合所要显示的字，第二种方案是用暗着的灯组成所需要的字。
两种花样都是用一屏一屏的显示方法。
图1-1 方案一示例图1-2 方案二示例第二章系统设计原理16×16扫描LED点阵只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。
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。
本实验就是要通过CPLD 芯片产生读时序，将字形从寄存器中读出，然后产生写时序，写入16×16的点阵，使其扫描显示输出。
为了显示整个汉字，首先分布好汉字的排列，以行给汉字信息；然后以128HZ 的时序逐个点亮每一行，即每行逐一加高电平，根据人眼的视觉残留特性，使之形成整个汉字的显示。
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。
vhdl实验报告_16乘16点阵_字选
综合实践总结报告综合实践名称： EDA技术与实践综合实践地点、时间题目功能分析和设计实验的要求有如下三点:1.用16*16点阵的发光二极管显示字符；2.可显示字符为0~9的数字字符与A~F英文字母的大写；3.输入为四位二进制矢量;按照要求可知，LED点阵模块，共由16×16=256个LED发光二极管组成，如何在该点阵模块上显示数字和字母是本实验的关键。
先将要显示的每一幅图像画在一个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以数字8为例，点阵分布为：0000000000000000000000000000000000011111111110000001111111111000000110000001100000011000000110000001100000011000000111111111100000011111111110000001100000011000000110000001100000011000000110000001111111111000000111111111100000000000000000000000000000000000考虑到实际物理实验平台上点阵发光二极管的原理，以下为16×16点阵LED外观图，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED 发亮。
例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。
所以我采用行列扫描的方法，用四位二进制数做列选信号（总共16列），如选中第一列，则扫描第一列之中哪些行是高电平（1），哪些行是低电平（0）；为高电平的则点亮，为低电平的不亮。
（列信号都接地）。
如此，列选信号由“0000”变到“1111”时，16列扫描完毕，一个字也就出来了，列选信号重新由“0000”开始扫描。
注意扫描频率必须要足够快，才能保证显示一个数字或字母时所有灯在肉眼看来是同时在闪烁的。
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毕业设计（论文）开题报告目录摘要ABSTRACT第一章前言 (1)1.1本设计的研究背景和研究目的 (1)1.2LED点阵显示特点 (1)1.3FPGA设计的特点 (1)第二章系统设计 (3)2.1设计任务与要求 (3)2.1.1设计任务 (3)2.1.2设计要求 (3)2.2设计原理 (3)2.2.1总体设计方案 (3)2.2.2方案的比较 (4)2.3扫描控制模块 (4)2.3.1 LED的显示原理 (4)2.3.2汉字的存储 (5)2.4汉字显示 (5)2.4.1列循环扫描 (5)2.4.2字符样式设计 (7)2.4.3字母循环扫描及期间的延时环节 (10)2.5整个完整的程序 (10)第三章系统调试与仿真 (15)3.1开发环境介绍 (15)3.2调试与仿真 (15)3.2.1 创建工程 (15)3.2.2 编译前设置 (15)3.2.3 全程编译 (17)3.2.4时序仿真 (18)第四章结束语 (20)答谢辞 (20)参考文献 (20)摘要主要研究基于VHDL的 Led点阵汉字滚动显示。
首先描述了基于现场可编程门阵（FPGA）的硬件电路，以及点阵显示汉字的原理;然后在单个16X16 LED发光二极管点阵上滚动汉字的原理；最后给出了描述其功能的VHDL语言程序设计方法。
通过编程、调试、仿真、下载正确地实现了汉字滚动显示扫描结果，其硬件系统的实验验证也获得了与软件模拟仿真结论相吻合的结果。
关键词：LED点阵；FPGA；VHDL语言；汉字滚动显示AbstractPrimary research is based on VHDL, Led Scrolling dot matrix characters. First described based on field programmable gate array (FPGA) hardware circuit, as well as the principle character dot matrix display; and then in a single 16X16 LED scrolling LED dot matrix on the principles of Chinese characters; Finally, the VHDL description language program of its functions design. Through programming, debugging, simulation, download the correct character scroll achieved scan results, the experimental verification of its hardware and software are also obtained findings consistent with simulation results.Keywords: LED dot-matrix; FPGA; VHDL language; character scrolling displa第一章前言1.1 本设计的研究背景和研究目的受到体育场馆用LED显示屏需求快速增长的带动，近年来，中国 LED显示屏应用逐步增多。
目前，LED已经广泛应用在银行、火车站、广告、体育场馆之中。
而随着世博会的临近，LED显示屏将广泛的应用在体育场馆以及道路交通指示中，LED显示屏在体育广场中的应用将出现快速增长。
目前，国内从事LED显示屏生产的企业众多，同时，受到外资企业LED显示屏价格过高的影响，在中国LED显示屏市场上多以本土企业为主。
目前，本土LED显示屏生产企业除供应国内需求外，还不断把产品出口到国外市场。
而近年来，受到成本压力的影响，国际上一些知名的LED显示屏企业也逐步把生产基地移到了中国，如巴可在北京设立了显示屏生产基地，Lighthouse在惠州也拥有生产基地，Daktronics、莱茵堡都在国内设立了生产工厂。
随着国际LED显示屏生产大厂不断把生产基地转移至国内，加之国内众多的LED显示屏本土企业，中国正在成为全球LED显示屏的主要生产基地。
因此研究LED汉字滚动显示屏的设计方法具有重要的理论和现实意义。
随着我国经济的高速发展,对公共场合发布信息的需求日益增长，利用LED点阵滚动显示汉字的出现正好适应了这一市场需求，已经成为信息传播的一种重要手段。
采用传统方法设计的汉字滚动显示器，通常需要使用单片机、存储器和制约逻辑电路来进行PCB板级的系统集成。
尽管这种方案有单片机软件的支持较为灵活，但是由于受硬件资源的限制，未来对设计的变更和升级，总是难以避免要付出较多研发经费和较长投放市场周期的代价。
随着电子设计自动化（EDA）技术的进展，基于可编程FPGA器件进行系统芯片集成的新设计方法，也正在快速地到代基于PCB板的传统设计方式。
因此，本设计的研究是很有必要的，之所以基于FPGA设计是因为现场可编程门阵列（FPGA）设计周期小，灵活度高，适合用于小批量系统，提高系统的可靠性和集成度。
并且采用编写灵活的VHDL语言编写主程序。
1.2 LED点阵显示特点（1）可以显示各种数字、文字、图表、曲线、图形；（2）采用纯红、高绿作双基色发光器件，发光亮度高，色彩鲜艳、丰富；（3）显示效果清晰、稳定、功耗低、寿命长；（4）优质铝合金结构，磨沙、银镜或钛金不锈钢包边。
尺寸和规格可根据需要灵活组合；（5）支持各种计算机网络，编辑软件丰富、易用；（6）适用于室内、外所有信息发布及广告宣传场所。
如：银行、证券交易所、商场、市场、宾馆、洒楼、电信、邮政、医院、车站、机场等。
1.3 FPGA设计的特点FPGA 通常被认为是ASIC 实现的一种替代手段. 一般ASIC 包括三种, 既全定制、半定制(含标准单元和门阵列) 以及可编程器件。
对于前两种, 需要支付不可重复使用的工程费用NRE (Non recurring Engineering) , 主要用于芯片的流片、中测、分析的工程开销, 一次费用一般在 1 万至数万美元以上。
如果一次不成功、返工、甚至多次返工,NRE 费用将要上升。
成本高、风险大, 而通常对每个ASIC 品种的需求量往往不大,NRE 费用分摊到每个产品上价太高, 用户无法接受。
而对于可编程器件PLD (Programmable Logic Device) 正是可以解决上述问题的新型ASIC, PLD 以其操作灵活、使用方便、开发迅速、投资风险小等突出优点, 特别适合于产品开发初期、科研样品研制或小批量的产品. FPGA 是一种新型的PLD, 其除了具有PLD 的优点外, 其规模比一般的PLD 的规模大。
目前,Xilinx 推出的XC4025 可以达到25000 门的规模,Altera 公司的FLEX10K100 系列芯片可达到十万门的规模,完全可以满足用户的一般设计需要。
FPGA 的主要特点是: 寄存器数目多, 采用查找表计数,适合时序逻辑设计。
但是互连复杂, 由于互连采用开关矩阵,因而使得延时估计往往不十分准确。
FPGA 也有其自身的局限性, 其一就是器件规模的限制,其二就是单元延迟比较大。
所以, 在设计者选定某一FPGA器件后, 要求设计者对器件的结构、性能作深入的了解, 在体系结构设计时, 就必须考虑到器件本身的结构及性能, 尽可能使设计的结构满足器件本身的要求. 这样就增加了设计的难度。
离开对FPGA 结构的详细了解, 设计人员就不可能优化设计。
因而设计人员必须了解FPGA 器件的特性和限制, 熟悉FPGA 的结构。
在了解FPGA 结构特点的基础上, 就可以利用VHDL 语言描写出高效的电路描述实现性能优化的电路。
第二章系统设计2.1设计任务与要求2.1.1设计任务（1）设计一个16×16的LED点阵显示器；（2）在设计过程中，EDA试验箱进行仿真调试。
2.1.2设计要求（1）输出预定义“王、日、田、口”四个汉字；（2）输出汉字循环显示；（3）操作方便、可维护性高；（4）程序简捷，便于修改。
2.2设计原理2.2.1总体设计方案方案一：本设计所使用的16×16的点阵，EDA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。
方案二：VHDL程序设计的是硬件，他和编程语言的最大区别是它可以“并发执行”。
本设计可以将LED显示屏要的显示内容抽象成一个二维数组（数组中的‘1’对映点阵显示屏上面的亮点），用VHDL语言设计一个进程将这个数组动态显示在LED显示屏上，再利用另一个进程对这个数组按一定频率进行数据更新，更新的方式可以有多种。
因为两个进程是同时进行的（并发执行），如果对数组中的汉字数据按滚动的方式更新，则可实现汉字的滚动显示。
如图2-1为该方案原理图。
更新数组数据二维数组动态显示图2-1 方案二原理图2.2.2方案的比较方案一很容易实现，而且占用FPGA的资源较少。
但是由于其实现方式的局限性，该方案只能实现汉字的滚动显示。
方案二中将LED点阵抽象成了一个二维数组。
可以设计一些比较复杂的算法来控制这个数组，使设计的系统不但可以滚动显示汉字，还可以扩展一些其它的显示效果。
但是方案二中对数组的处理部分对FPGA芯片的资源消耗太大学校实验室里的EPF10K10LC84-4芯片只有576个逻辑单元远远不够设计要求。
所以最终选择方案一。
2.3扫描控制模块2.3.1 LED的显示原理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。
图2-2 LED灯红绿信号图2-3 16×16点阵LED等效电路点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（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。