基于FPGA的LED16×16点阵汉字显示设计(VHDL版)

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

Abstract

Primary 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