按鍵開關(guān)控制液晶顯示器進行十進制數(shù)字顯示

1、目錄1、課程設(shè)計目的.2 2、課程設(shè)計內(nèi)容和要求.22.1、設(shè)計內(nèi)容.22.2、設(shè)計要求.23、 設(shè)計方案及實現(xiàn)情況.23.1、設(shè)計思路.23.2、工作原理及框圖23.3、各模塊功能描述.33.4、仿真結(jié)果.93.5、實驗箱驗證情況.94、課程設(shè)計總結(jié)105、參考文獻101 課程設(shè)計目的n 學習操作數(shù)字電路設(shè)計實驗開發(fā)系統(tǒng)，掌握液晶顯示模塊的工作原理及應(yīng)用；n 掌握組合邏輯電路、時序邏輯電路的設(shè)計方法；n 學習掌握可編程器件設(shè)計的全過程。2 課程設(shè)計內(nèi)容和要求2.1、設(shè)計內(nèi)容n 學習掌握按鍵開關(guān)控制模塊、液晶顯示模塊的工作原理及應(yīng)用；n 熟練掌握VHDL編程語言，編寫按鍵開關(guān)控制模塊

2、的控制邏輯；n 仿真所編寫的程序，模擬驗證所編寫的模塊功能；n 下載程序到芯片中，硬件驗證所設(shè)置的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)十進制數(shù)字的顯示；n 整理設(shè)計內(nèi)容，編寫設(shè)計說明書。2.2、設(shè)計要求n 本課程設(shè)計說明書；n VHDL源程序及內(nèi)部原理圖；n 該設(shè)計可以在實驗箱上正常工作并演示。3 設(shè)計方案及實現(xiàn)情況3.1、設(shè)計思路由于是按鍵控制十進制顯示，所以采用十個按鍵K0-K9表示09十個數(shù)字；設(shè)計三位數(shù)顯示，則可以顯示000-999范圍內(nèi)的任意整數(shù)，而百位、十位、個位的選擇則由分別由按鍵K10、K11、K12控制。若按下K11，則顯示器光標跳到百位上，然后按下K1K10中的任意一按鍵，顯示器則在百位處顯示與

3、之對應(yīng)的數(shù)值；十位、個位數(shù)值的改變的過程與之相同。3.2、工作原理及框圖液晶顯示的工作原理1、 基本操作時序：讀狀態(tài)：輸入：RS=L,RW=H,E=H 輸出：D0D7=狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=L,RW=L,D0D7=指令碼,E=H 輸出：無讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=H,E=H 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=L,D0D7=數(shù)據(jù),E=H 輸出：無2、顯示位置及顯示字符的選擇 該液晶顯示器內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM三種存儲器。其中DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼；CGROM是液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器；CGRAM 是控制芯片留給用戶，用

4、以存儲用戶自己設(shè)計的字模編碼存儲器。DDRAM地址與顯示位置的對應(yīng)關(guān)系如表1  表1 DDRAM地址與顯示位置的對應(yīng)關(guān)系而設(shè)定DDRAM地址指令為 表2 DDRAM地址指令這里我們送地址的時候應(yīng)該是0x80+Address，、所以寫地址命令的時候要加上0x80的原因)。如果你要想在DDRAM的00H地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將00H加上80H，即80H，若要在DDRAM的01H處顯示數(shù)據(jù)，則必須將01H加上80H即81H。依次類推。數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令如表3 表3 數(shù)據(jù)寫入指令其功能：<1> 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應(yīng)的字符; 

5、  <2> 將使用者自己設(shè)計的圖形存入CGRAM。3.3、各模塊功能描述 圖1 系統(tǒng)電路圖1) 按鍵輸入譯碼模塊 圖2按鍵輸入譯碼模塊功能：Clk和Key_in為輸入端，Key_out為輸出端。Clk為時鐘輸入，Key_in為按鍵輸入，Key_out為譯碼輸出端。在每次時鐘的上升沿掃描K0-K9十個按鍵的狀態(tài)，一旦有按鍵Ki的電平為低，則Key_out輸出二進制表示的i值。若無按鍵按下則Key_out保持之前的狀態(tài)不變。Key_out連接到液晶顯示器控制模塊的輸入端Data_in,來選擇要顯示的字符i。程序代碼：LIBRARY ieee;ENTITY KEY IS por

6、t( Clk:in std_logic;Key_in : in std_logic_vector(9 downto 0);Key_out : out std_logic_vector(3 downto 0);END KEY;ARCHITECTURE YIMA OF KEY ISSIGNAL cnt1: std_logic_vector(3 downto 0);BEGINKey_out<=cnt1;process(clk)beginif rising_edge( Clk ) thencase key_in iswhen "1111111110"=>cnt1<

7、="0000"when "1111111101"=>cnt1<="0001"when "1111111011"=>cnt1<="0010"when "1111110111"=>cnt1<="0011"when "1111101111"=>cnt1<="0100"when "1111011111"=>cnt1<="0101&quo

8、t;when "1110111111"=>cnt1<="0110"when "1101111111"=>cnt1<="0111"when "1011111111"=>cnt1<="1000"when "0111111111"=>cnt1<="1001"when others=>null;end case;end if;end process;END YIMA;2) 按鍵選位模塊 圖3

9、 按鍵輸入選位模塊功能：Clk為時鐘輸入端，Sel_in為選位按鍵輸入端，Sel_out為輸出端。選位按鍵共有三個，Sel_in2、 Sel_in1、 Sel_in0分別對應(yīng)液晶顯示位置02H、01H、00H，也就是百位、十位、個位。Sel_out接液晶顯示控制模塊的Sel輸入端。程序代碼：LIBRARY ieee;ENTITY SEL IS port(Clk:in std_logic;SEL_in : in std_logic_vector(2 downto 0);SEL_out : out std_logic_vector(1 downto 0);END SEL;ARCHITECTURE

10、SELAD OF SEL ISsignal addr :std_logic_vector(1 downto 0);BEGINSEL_out<=addr;process(clk)beginif rising_edge( Clk ) then case SEL_in iswhen "110"=>addr<="00"when "101"=>addr<="01"when "011"=>addr<="10"when others=>nul

11、l;end case;end if;end process;END SELAD;3) 液晶顯示控制模塊 圖4 液晶顯示控制模塊功能：Clk為時鐘輸入端，Reset為復位輸入端，Data_in接按鍵輸入譯碼模塊的Key_out端，Sel接按鍵選位模塊的Sel_out端，LCD_RS為寄存器選擇信號，LCD_RW為液晶讀寫信號，LCD_EN為液晶時鐘信號，LED申請信號， LCD_Data為液晶顯示數(shù)據(jù)和命令字輸出端。程序代碼：LIBRARY ieee;ENTITY LCD ISPORT( Clk : in std_logic; -狀態(tài)機時鐘信號，同時也是液晶時鐘信號，-其周期應(yīng)該滿足液晶數(shù)據(jù)的建

12、立時間 Reset : in std_logic; Data_in : in std_logic_vector(3 downto 0); Sel : in std_logic_vector(1 downto 0); LCD_RS : out std_logic; -寄存器選擇信號 LCD_RW : out std_logic; -液晶讀寫信號 LCD_EN : out std_logic; -液晶時鐘信號 LED : out std_logic; LCD_Data : out std_logic_vector(7 downto 0); END LCD;ARCHITECTURE Behavior

13、al OF LCD IStype state is (set_dlnf,set_cursor,set_dcb,set_ddram,write_LCD_Data); signal Current_State:state; signal Count : std_logic_vector(18 downto 0);signal Clk_Out : std_logic;signal LCD_Clk : std_logic;beginLCD_EN <= Clk_Out ; LED <= Clk_Out;LCD_RW <= '0' ;process( Reset, Clk

14、 )begin if Reset = '0' then Count <= (others => '0');elsif rising_edge( Clk ) thenCount <= Count + 1;if(Count = 0)thenClk_Out<= not Clk_Out;end if;end if;LCD_Clk<= Clk_Out;end process ;control:process(LCD_Clk,Reset,Current_State,Data_in,Sel) -液晶驅(qū)動控制器beginif Reset='

15、0'thenCurrent_State<=set_dlnf;LCD_RS<='0'elsif rising_edge(LCD_Clk)thenCurrent_State<= Current_State ;LCD_RS <= '0'case Current_State iswhen set_dlnf=> LCD_Data<="00110000"-30HCurrent_State<=set_cursor;when set_cursor=>LCD_Data<="00000110

16、"-06HCurrent_State<=set_dcb;when set_dcb=>LCD_Data<="00001111"-0fHCurrent_State<=set_ddram;when set_ddram=>LCD_RS<='0'LCD_Data<="10000000"+Sel;-80H or 81H or 82HCurrent_State<=write_LCD_Data;when write_LCD_Data=> LCD_RS<='1'LCD_D

17、ata<="00110000"+Data_in;Current_State<=set_ddram;when others => null;end case;end if;end process;END Behavioral; 3.4、仿真結(jié)果 圖5 系統(tǒng)仿真波形3.5、實驗箱驗證情況 圖6 兩位顯示03 圖7 三位顯示999 4、課程設(shè)計總結(jié) 在此次系統(tǒng)設(shè)計中，自己對可VHDL語言的應(yīng)用和相應(yīng)程序的編寫有了更深的掌握和加強，對狀態(tài)機的使用和設(shè)計思路有了更深的理解，同時應(yīng)用也更加熟練了。同時由于設(shè)計要求模塊設(shè)計，我對模塊設(shè)計系統(tǒng)的方法也有了更深次的掌握。在此次設(shè)計之前我還沒有接觸過液晶顯示器，通過本次系統(tǒng)設(shè)計我對液晶顯示器的工作原理、工作方式及其相應(yīng)的程序編寫有了一定的理解和掌握，也認識到液晶顯示器在日常生活中的應(yīng)用十分廣泛。在設(shè)計的過程中，我遇到了鍵盤消抖問題，自己也查找了一些相應(yīng)的消抖程序，但由于應(yīng)用的時鐘頻率很高，所以消抖效果不是很好，最終選擇了一按鍵對應(yīng)一數(shù)字的方案。在系統(tǒng)設(shè)計的過程中