EDA應(yīng)用技術(shù) 第2版 課件 02-字符型LCD1602控制器設(shè)計方案課件

項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案字符型LCD(LiquidCrystalDisplay)在人機交互時，常用于手持設(shè)備，便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機、儀器儀表、移動通信工具等輸出顯示。本項目以FPGA為核心芯片，采用狀態(tài)機描述LCD1602的顯示控制電路，說明VHDL程序狀態(tài)機的描述方法。教學(xué)目標(biāo)項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案技能目標(biāo)知識目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)(1)能將驅(qū)動實際電子元器件工作的邏輯時序轉(zhuǎn)化為VHDL硬件語言描述。(2)能采用結(jié)構(gòu)化描述方法，設(shè)計中等復(fù)雜程度的數(shù)字系統(tǒng)。(3)能用FPGA實現(xiàn)對字符型LCD1602的顯示時序控制。(4)能用狀態(tài)機描述時序控制邏輯電路。

(1)了解點陣液晶屏顯示原理。(2)了解狀態(tài)機的概念。(3)掌握Mealy狀態(tài)機的VHDL描述方法。(4)掌握Moore狀態(tài)機的VHDL描述方法。(5)知道字符型LCD1602控制指令及顯示控制過程。

(1)培養(yǎng)與人協(xié)作、團隊工作的能力。(2)培養(yǎng)良好的職業(yè)行為能力。(3)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的專業(yè)精神。任務(wù)描述項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案基于FPGA最小系統(tǒng)板，使用VHDL程序設(shè)計控制器實現(xiàn)對字符型LCD1602的顯示控制。在字符型LCD1602元件的第一行顯示“FPGAControlLCD”字符，第二行顯示“DisplayNumber0”字符，顯示效果，如圖6.1所示。其中，第二行最后一個數(shù)字隨時間變化循環(huán)顯示0~9數(shù)字。要求在QuartusPrime20.1軟件平臺上用VHDL程序設(shè)計字符型LCD1602控制器；用ModelSim-Altera2020.1仿真軟件仿真檢查設(shè)計結(jié)果；選用FPGA最小系統(tǒng)板、字符型LCD1602顯示模塊等硬件資源進行硬件驗證。圖6.1字符型LCD1602顯示字符效果設(shè)計方案項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案使用FPGA實現(xiàn)字符型LCD1602模塊的字符顯示控制，就是設(shè)計VHDL程序控制字符型LCD1602控制信號RS、R/W、E的時序，根據(jù)控制信號的時序向雙向數(shù)據(jù)端DB0-DB7賦一定的編碼值。本項目字符型LCD1602模塊顯示字符的時序控制，采用VHDL程序的狀態(tài)機實現(xiàn)，顯示數(shù)據(jù)的編碼值利用EP4CE6E22C8-FPGA片上的RAM存儲。字符型LCD1602顯示控制器可由兩部分組成：一部分用于存放待顯字符的RAM，另一部分是驅(qū)動字符型LCD1602的時序狀態(tài)機，如圖6.2所示。圖6.2字符型LCD1602顯示控制器組成1.點陣液晶屏顯示的原理項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案用LCD顯示英文字符時，一個字符通常需要8×8或8×16點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8或16個字節(jié)，還要使每字節(jié)的位為特定的“1”和“0”，以組成某個字符。如圖6.3所示為8×16點陣英文字符“B”的位代碼及字模信息。為了讓用戶使用方便，字符型LCD通常內(nèi)部集成了一些常用字符點陣亮滅組合，需要顯示某一字符時，只須輸入字符的編碼就可。圖6.3字符B的位代碼和字模信息2．字符型LCD1602簡介項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案字符型1602液晶模塊內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM三個存儲器。CGROM存儲的字符字模編碼有：阿拉伯?dāng)?shù)字、大小寫英文字母、常用的符號、和日文假名等，如圖6.5所示。每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時把地址41H寫入DDRAM一定的存儲單元內(nèi)，就可在液晶屏相應(yīng)的位置顯示“A”。圖6.5CGROM中字符編碼與字符字模關(guān)系圖3．字符型LCD1602控制指令項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案字符型LCD1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的，字符型LCD1602支持的指令如下：4．字符型LCD1602顯示控制項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案字符型1602LCD顯示什么字符是由DDRAM控制。DDRAM中的數(shù)據(jù)就是LCD1602顯示的數(shù)據(jù)，DDRAM中的數(shù)據(jù)有兩部分，第一部分的地址為00H~27H，為第一行顯示的數(shù)據(jù)；第二部分的地址為40H~67H，為第二行顯示的數(shù)據(jù)，如表6.13所示。字符型LCD1602的基本操作時序是根據(jù)引腳RS、R/W及E的值確定，其真值表如表6.14所示。4．字符型LCD1602顯示控制項目6字符型LCD1602控制器設(shè)計方案在字符型LCD1602顯示之前需要對LCD1602進行初始化操作，包括設(shè)置字符的格式，是