【正文】 輸入段選顯示字符abcdefgdp111111000011000001110110102111100103011001104101101105101111106111000007111111108111101109 從表可以看出，當(dāng)選中第2個數(shù)碼管時，只要按照表中的輸入組合送入段選，那么數(shù)碼管就會顯示相應(yīng)的數(shù)字，從而達(dá)到結(jié)果。 南北方向模塊 南北方向包含紅黃綠燈控制模塊和計(jì)時模塊。 紅黃綠燈控制模塊由于南、北方向計(jì)時以及燈的控制都相同，設(shè)計(jì)中在此方向只用了三個燈，即紅、黃、綠燈和兩個數(shù)碼管。用到的是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中第一、二、三個燈，即LEDLED1LED12，分別表示紅、黃、綠三種顏色的燈。LED燈與控制器的連接圖如圖23所示。 計(jì)時模塊 計(jì)時模塊與東西方向相同，只是南北方向的計(jì)時用到的是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的第8個數(shù)碼管，工作原理與東西方向的完全相同。當(dāng)選中第8個數(shù)碼管時，送入表22中的段選，可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。 點(diǎn)陣模塊本設(shè)計(jì)主要是完成漢字在LED上的顯示，16*16掃描LED點(diǎn)陣的工作原理與8位掃描數(shù)碼管類似，也是用到了人眼的視覺暫態(tài)效應(yīng)，只是顯示的方式與結(jié)果不一樣。16*16點(diǎn)陣由256個LED通過排列組合而形成16行*16列的一個矩陣式的LED陣列，俗稱16*16點(diǎn)陣。單個的LED的電路如下圖131所示： 圖131 單個LED電路圖由上圖可知，對于單個LED的電路圖當(dāng)Rn輸入一個高電平，同時Cn輸入一個低電平時，電路形成一個回路，LED發(fā)光。也就是LED點(diǎn)陣對應(yīng)的這個點(diǎn)被點(diǎn)亮。16*16點(diǎn)陣也就是由16行和16列的LED組成，其中每一行的所有16個LED的Rn端并聯(lián)在一起，每一列的所有16個LED的Cn端并聯(lián)在一起。通過給Rn輸入一個高電平，也就相當(dāng)于給這一列所有LED輸入了一個高電平，這時只要某個LED的Cn端輸入一個低電平時，對應(yīng)的LED就會被點(diǎn)亮。具體的電路如下圖132所示： 圖132 16*16點(diǎn)陣電路原理圖因此，在點(diǎn)陣上顯示一個字，就是要讓這個字在點(diǎn)陣上所覆蓋區(qū)域的LED燈點(diǎn)亮，而其他區(qū)域的LED燈被熄滅，例如，在點(diǎn)陣上顯示中文“漢”字的顯示圖如下圖133所示： 圖133 字符在點(diǎn)陣上的顯示在上圖中，只要將被“漢”字所覆蓋的區(qū)域的點(diǎn)點(diǎn)亮，則在點(diǎn)陣中就會顯示一個“漢”字。根據(jù)前面我們所介紹的點(diǎn)陣顯示的原理。當(dāng)我們選中第一列后，根據(jù)要顯示漢字的第一列中所需要被點(diǎn)亮的點(diǎn)對應(yīng)的Rn置為高電平，則在第一列中需要被點(diǎn)亮的點(diǎn)就會被點(diǎn)亮。依此類推，顯示第二列、第三列……第N列中需要被點(diǎn)亮的點(diǎn)。然后根據(jù)人眼的視覺原理，將每一列顯示的點(diǎn)的間隔時間設(shè)為一定的值，那么我們就會感覺顯示一個完整的不閃爍的漢字。同時也可以按照這個原理來顯示其它的漢字下圖114是一個漢字顯示所需要的時序圖： 圖134 顯示時序圖在上圖中，在系統(tǒng)時鐘的作用下，首先選取其中的一列，將數(shù)據(jù)輸入讓這列的LED顯示其數(shù)據(jù)（當(dāng)為高電平時LED發(fā)光，否則不發(fā)光）。然后選取下一列來顯示下一列的數(shù)據(jù)。當(dāng)完成一個16*16點(diǎn)陣的數(shù)據(jù)輸入時，即列選擇計(jì)數(shù)到最后一列后，再從第一列開始輸入相同的數(shù)據(jù)。這樣只要第一次顯示第一列的數(shù)據(jù)和第二次顯示第一列的數(shù)據(jù)的時間足夠短，那么人的眼睛就會看到第一列的數(shù)據(jù)總是顯示的，而沒有停頓現(xiàn)象。同樣的道理其它列也是這樣，直到顯示下一個漢字。在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)中，一個漢字是由多個八位的數(shù)據(jù)來構(gòu)成的，那么要顯示多個漢字的時候， 這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)一定的規(guī)則存放到存儲器中，當(dāng)要顯示這個漢字的時候只要將存儲器中對應(yīng)的數(shù)據(jù)取出顯示即可。字庫數(shù)據(jù)的格式如下圖：圖135 字庫格式 該模塊與控制器的連接圖如下圖所示： 圖136 16*16點(diǎn)陣電路圖 本設(shè)計(jì)中采用蜂鳴器是為了在緊急情況下報(bào)警。緊急情況過后蜂鳴器停止報(bào)警，系統(tǒng)恢復(fù)正常。時鐘是一個系統(tǒng)正常工作的重要保證，沒有時鐘，再優(yōu)越的條件，系統(tǒng)都不能正常工作由于FPGA控制器外設(shè)中不含有晶振，即時鐘模塊，只有一個時鐘輸入，但是該時鐘頻率對于完成本設(shè)計(jì)是不夠的，數(shù)碼管以及點(diǎn)陣的動態(tài)顯示都要用到時鐘，而且兩個的掃描的時鐘頻率不一樣，這樣，就要求對原有的時鐘頻率進(jìn)行分頻，得到所需要的時鐘頻率。時鐘與控制器的連接圖如下圖所示：圖32 數(shù)字時鐘信號模塊電3 引腳分配 本模塊用到的模塊與實(shí)驗(yàn)箱的引腳連接如下表所示：模塊名稱信號名稱FPGA I/O管腳號功能說明時鐘模塊CLKPin_A14時鐘信號緊急情況模塊S1Pin_AF5按鍵0東西方向控制模塊LED1Pin_AE8東西方向紅燈LED2Pin_J22東西方向黃燈LED3Pin_M24東西方向綠燈南北方向控制模塊LED10Pin_F22南北方向紅燈LED11Pin_E22南北方向黃燈LED12Pin_F21南北方向綠燈數(shù)碼管顯示模塊LEDAG0Pin_G16數(shù)碼管A段LEDAG1Pin_G17數(shù)碼管B段LEDAG2Pin_F18數(shù)碼管C段LEDAG3Pin_G18數(shù)碼管D段LEDAG4Pin_G15數(shù)碼管E段LEDAG5Pin_G14數(shù)碼管F段LEDAG6Pin_G12數(shù)碼管G段LEDAG7Pin_M21數(shù)碼管DP段DEL0Pin_C2238譯碼器第一個輸入端DEL1Pin_D2238譯碼器第二個輸入端DEL2Pin_G938譯碼器第三個輸入端點(diǎn)陣顯示模塊DOT_R[0]Pin_C17點(diǎn)陣第一行DOT_R[1]Pin_D15點(diǎn)陣第二行DOT_R[2]Pin_D14點(diǎn)陣第三行DOT_R[3]Pin_D13點(diǎn)陣第四行DOT_R[4]Pin_D12點(diǎn)陣第五行DOT_R[5]Pin_D10點(diǎn)陣第六行DOT_R[6]Pin_C10點(diǎn)陣第七行DOT_R[7]Pin_C9點(diǎn)陣第八行DOT_R[8]Pin_D21點(diǎn)陣第九行DOT_R[9]Pin_C21點(diǎn)陣第十行DOT_R[10]Pin_D20點(diǎn)陣第十一行DOT_R[11]Pin_D19點(diǎn)陣第十二行DOT_R[12]Pin_C19點(diǎn)陣第十三行DOT_R[13]Pin_D18點(diǎn)陣第十四行DOT_R[14]Pin_C18點(diǎn)陣第十五行DOT_R[15]Pin_D17點(diǎn)陣第十六行DOT_C0Pin_L5416轉(zhuǎn)換第一個輸入端DOT_C1Pin_H6416轉(zhuǎn)換第二個輸入端DOT_C2Pin_H7416轉(zhuǎn)換第三個輸入端DOT_C3Pin_H5416轉(zhuǎn)換第四個輸入端總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，初步了解了quartusII軟件的基本操作。熟悉了數(shù)碼管、點(diǎn)陣的動態(tài)掃描方法和原理，了解了VHDL語言的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及編程思想，能夠編寫簡單的程序。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了許多的問題，通過與同學(xué)和老師的交流，以及自己在圖書館查找資料，最終完成了本設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)能夠按照預(yù)期的要求正常工作，但是，設(shè)計(jì)還存在一些不足，東西方向和南北方向的紅綠燈計(jì)時時間相同，不能夠達(dá)到兩個方向的時間不同步顯示；點(diǎn)陣只能夠現(xiàn)實(shí)普通的數(shù)字和漢字，還不能夠現(xiàn)實(shí)人形，在紅燈亮?xí)r，人形不動，當(dāng)綠燈亮?xí)r，人形行走，此功能還不能實(shí)現(xiàn)。在接下來的時間里，會在這方面有所突破，完善本設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)，李立軍. EDA技術(shù)基礎(chǔ)［M]. 北京：北京