【正文】 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級指導(dǎo)教師工作單位設(shè)計(論文)題目: 基于FPGA的液晶顯示接口電路設(shè)計 設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：本課題采用FPGA設(shè)計一個液晶顯示模塊LCM的接口控制電路，實現(xiàn)對LCM的有效控制，要求能顯示中文和英文兩種字符，下載并測試電路功能，分析芯片資源的占用情況。要求完成的主要任務(wù)及其時間安排: 液晶顯示模塊是將液晶屏和液晶屏控制器制作在一塊PCB上的顯示系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的液晶顯示模塊，采用FPGA設(shè)計接口控制電路，使液晶屏能顯示中英文兩種字符以及圖形的顯示。 1—2周 根據(jù)設(shè)計題目查找并收集相關(guān)資料3—4周 完成開題報告，根據(jù)任務(wù)書擬定提綱5—6周 確定整體設(shè)計思路，形成設(shè)計基本結(jié)構(gòu)與框架7—10周 軟、硬件設(shè)計實現(xiàn)，并調(diào)試進(jìn)行功能測試11—13周 組織并完善畢業(yè)設(shè)計報告書，進(jìn)行答辯準(zhǔn)備14周 提交論文15周 答辯必讀參考資料：1. 黃庭濤 CPLD/FPGA的開發(fā)與應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 20092. 王洪海 電子設(shè)計自動化應(yīng)用技術(shù)——FPGA應(yīng)用篇 高等教育出版社 20093. 姚遠(yuǎn)、李辰，F(xiàn)PGA應(yīng)用開發(fā)入門與典型實例 人民郵電出版社 20104. 張洪潤、張亞凡，F(xiàn)PGA/CPLD應(yīng)用設(shè)計200例 北京航空航天大學(xué)出版社 2009指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 蓋章畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目基于FPGA的液晶顯示接口電路設(shè)計1．目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：首先，21世紀(jì)，隨著電子技術(shù)迅猛發(fā)展，高新技術(shù)日新月異。傳統(tǒng)的設(shè)計方法正在逐步退出歷史舞臺，取而代之的是基于EDA技術(shù)的芯片設(shè)計技術(shù)，它正在成為電子系統(tǒng)設(shè)計的主流。大規(guī)?？删幊唐骷F(xiàn)場可編程門陣列FPGA，已成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的可編程專用集成電路之一。其性能好、可靠性強、容量大、體積小、 微功耗、速度快、靈活使用、設(shè)計周期短、開發(fā)成本低，靜態(tài)可重復(fù)編程，動態(tài)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件功能可以像軟件一樣通過編程來修改，極大的提高了電子設(shè)計的靈活性和通用性。電子工程師和科學(xué)研究人員利用該類器件可以在辦公室或試驗臺設(shè)計出所需要的專用集成電路，大大的較少了產(chǎn)品的研發(fā)周期和降低成本。近年來可編程邏輯器件的開發(fā)生產(chǎn)和銷售規(guī)模以驚人的速度增長，而且廣泛的應(yīng)用于航空航天，網(wǎng)絡(luò)通信，軍用雷達(dá)，儀器儀表，工業(yè)控制，醫(yī)用CT，家用電器，手機和計算機各個領(lǐng)域。它的廣泛應(yīng)用，使傳統(tǒng)的設(shè)計方法正在進(jìn)行一場巨大的變革。隨著PFGA的空前發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們渴望掌握這方面的知識，特別是掌握應(yīng)用設(shè)計方面的知識的要求越來越迫切。其次，現(xiàn)代社會,以計算機技術(shù)為核心的信息技術(shù)迅速發(fā)展,以及信息的爆炸式增長,人類獲得的視覺信息很大部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的,對這些顯示器件的要求也越來越高,在這些因素的驅(qū)動下,顯示技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。而液晶顯示器由于具有低壓、微功耗、顯示信息量大、體積小等特點，在移動通信終端、便攜計算機、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛用途，成為使用量最大的顯示器件。液晶顯示控制器作為液晶驅(qū)動電路的核心部件通常由集成電路組成，通過為液晶顯示系統(tǒng)提供時序信號和顯示數(shù)據(jù)來實現(xiàn)液晶顯示。使用FPGA/CPLD設(shè)計的液晶控制器具有很高的靈活性,可以根據(jù)不同的液晶類型、尺寸、使用場合特別是不同的工業(yè)產(chǎn)品,做一些特殊的設(shè)計,以最小的代價滿足系統(tǒng)的要求,而且可以解決通用的液晶顯示控制器本身固有的一些缺點。因此，在諸多科學(xué)以及社會環(huán)境影響因數(shù)下，本課題便把FPAG的應(yīng)用與液晶顯示器連接起來了，即設(shè)計基于FPAG的液晶顯示接口電路。即本課題采用FPGA設(shè)計一個液晶顯示模塊LCM的接口控制電路，實現(xiàn)對LCM的有效控制，并且能顯示中文和英文兩種字符，下載并測試電路功能， 并且能分析芯片資源的占用情況。2．基本內(nèi)容和技術(shù)方案：基本內(nèi)容：采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?Field－Programmable Gate Array)設(shè)計一個液晶顯示模塊LCM的接口控制電路，以FPGA為核心, 通過控制硬件電路和基于硬件描述語言(VHDL)的各功能模塊：邏輯陣列塊LAB（Logic array block）、嵌入式陣列塊EAB（embedded array block）、快速互聯(lián)以及IO單元，以及外圍驅(qū)動電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對LCM的有效控制，并且能點陣液晶屏上顯示中文和英文兩種字符，還可以通過下載并測試電路功能，分析芯片資源的占用情況。技術(shù)方案:采用大規(guī)模可編程邏輯器件(Field－Programmable Gate Array)設(shè)計與實現(xiàn)液晶顯示電路相結(jié)合，以FPGA為核心的液晶顯示、控制硬件電路和基于硬件描述語言(VHDL)的各功能模塊：邏輯陣列塊LAB（Logic array block）、嵌入式陣列塊EAB（embedded array block）、快速互聯(lián)以及IO單元，相應(yīng)地設(shè)計了外圍驅(qū)動電路。通過對驅(qū)動電路的分析,設(shè)計了時鐘模塊、串行接口電路、內(nèi)部RAM塊、讀寫電路以及時序產(chǎn)生電路,并將多個模塊集成在一片F(xiàn)PGA芯片上,實現(xiàn)了點陣液晶屏的實時顯示。通過擴(kuò)展外部的行、列驅(qū)動器和利用FPGA的快速定制性,可方便地實現(xiàn)更多像素點的液晶顯示,增強了系統(tǒng)的靈活性。并且通過軟件下載并測試電路功能，分析芯片資源的占用情況。3．進(jìn)度安排：（1）畢業(yè)論文備題、選題2011年1月10日2011年1月20日（2）下達(dá)任務(wù)書，根據(jù)設(shè)計題目查找并收集相關(guān)資2011年2月21日2011年3月13日（3）完成開題報告，根據(jù)任務(wù)書擬定提綱 2011年3月14日2011年3月20日（4）確定整體設(shè)計思路，形成設(shè)計基本結(jié)構(gòu)與框架2011年3月21日2011年3月27日（5）軟、硬件設(shè)計實現(xiàn)，并調(diào)試進(jìn)行功能測試2011年3月28日2011年4月24日（6）組織并完善畢業(yè)設(shè)計報告書2011年4月25日2011年5月15日（7）指導(dǎo)教師評閱、定稿，進(jìn)行答辯準(zhǔn)備2011年5月16日2011年5月29日（8）答辯2011年5月30日2011年6月5 日4．指導(dǎo)老師意見：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：1. 開題報告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計開始后三周內(nèi)完成；2．設(shè)計的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少400字；3．指導(dǎo)教師意見應(yīng)從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)，闡述學(xué)生利用的知識、原理、建立的模型正確與否、學(xué)生的論證充分否、學(xué)生能否完成課題，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人簽名： 日期： 目 錄摘 要 ……………………………………………………………………………………………………… 1Abstract ……………………………………………………………………………………………………21 緒論 ………………………………………………………………………………………………………3 選題的背景與意義…………………………………………………………………………………… 3 LCD的控制應(yīng)用和市場發(fā)展?fàn)顩r………………………………………………………………………3 設(shè)計的主要內(nèi)容和重點難點……………………………………………………………………………4……………………………………………………………………………………5…………………………………………………………………………5………………………………………………………………………………52 現(xiàn)代FPGA技術(shù)………………………………………………………………………………………………6 FPGA的發(fā)展歷程…………………………………………………………………………………………6 FPGA的基本原理 ………………………………………………………………………………………6………………………………………………………………………………………6 基于乘積項的FPGA的邏輯實現(xiàn)原理………………………………………………………………7 FPGA的設(shè)計方法…………………………………………………………………………………………7 VHDL硬件描述語言………………………………………………………………………………………8 Quartus II簡介…………………………………………………………………………………………83 總體系統(tǒng)設(shè)計及資源………………………………………………………………………………………10 系統(tǒng)設(shè)計要求…………………………………………………………………………………………10………………………………………………………………………………………10 系統(tǒng)開發(fā)選用資源………………………………………………………………………………………10 液晶模塊選用………………………………………………………………………………………10 FPGA的選擇…………………………………………………………………………………………174 硬件接口電路設(shè)計…………………………………………………………………………………………21……………………………………………………………………………………………21……………………………………………………………………………………………22……………………………………………………………………………………………22………………………………………………………………………23………………………………………………………………………………………235 系統(tǒng)各部分模塊的設(shè)計……………………………………………………………………………………24…………………………………………………………………………………………24 LCD模塊初始化原理……………………………………………………………………………………24 字符顯示前初始化模塊的設(shè)計………………………………………………………………………25 圖片顯示前初始化模塊的設(shè)計………………………………………………………………………27 寫入數(shù)據(jù)模塊的設(shè)計……………………………………………………………………………………28 英文字符部分的數(shù)據(jù)模塊 …………………………………………………………………………28 中文字符部分的數(shù)據(jù)模塊……………………………………………………………………………30……………………………………………………………………………………31……………………………………………………………………………31 動態(tài)數(shù)據(jù)的顯示控制…………………………………………………………………………………31 圖像數(shù)據(jù)的顯示控制…………………………………………………………………………………33…………………………………………………………………………366 軟件測試與結(jié)果顯示………………………………………………………………………………………38 字符顯示部分的測試……………………………………………………………………………………38 圖片顯示部分的測試……………………………………………………………………………………38 預(yù)期測試結(jié)果……………………………………………………………………………………………39 預(yù)期字符顯示結(jié)果……………………………………………………………………………………39 預(yù)期圖片顯示結(jié)果……………………………………………………………………………………39結(jié)束語…………………………………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………………………41附 錄……………………………………………………………………………………………………………42致 謝……………………………………………………………………………………………………………47摘 要本課題的主要任務(wù)是設(shè)計基于FPGA的液晶顯示模塊的接口控制電路，實現(xiàn)對LCM的有效控制，兼顧好程序的易用性，以方便之后模塊的移植和應(yīng)用。本課題的設(shè)計采用了帶ST7920驅(qū)動的液晶顯示模塊，并使用XILINX公司的spartanII系列的XC2STQ114來作為核心的控制器。控制部分采用VHDL語言編寫，主體程序才用了狀態(tài)機作為主要控制方式。ST7920是一種內(nèi)置128x6412漢字圖形點陣的液晶顯示模塊，用于顯示是漢字和圖形。最后實現(xiàn)使用FPGA在LCD上任意位置顯示的中文字符以及英文字符，另外要能夠根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化同步變化LCD上顯示的內(nèi)容。同時要能夠?qū)⒋鎯δK中的圖片數(shù)據(jù)正常的顯示在LCD上。該課題的研究將有助于采用FPGA的系列產(chǎn)品的開發(fā)，特別是需要用到LCD的產(chǎn)品的開發(fā)。同時可以大大的縮短FPGA的開發(fā)時間。另外，由于模塊的易用性，也將使得更多的采用FPGA的產(chǎn)品之上出現(xiàn)LCD，增加人際之間的交互性，為行業(yè)和我們的生活帶來新的變化。關(guān)鍵詞： FPGA；ST7920；液晶顯示；VHDABSTRACT This