【正文】 內(nèi)置字符發(fā)生器 ROM 可提供 160 種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)字符，包括全部大小寫字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及日文片假名，以及 32 個(gè)特殊字符或符號(hào)顯示； 內(nèi)置 RAM 可根據(jù)用戶需要，自行設(shè)計(jì)定義字符或符號(hào)； 東北大學(xué)東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 6 +5V 單電源供電； 低功耗。另外，更大顯示面積令用戶在欣 賞電影時(shí)候不再只局限于一個(gè)視覺(jué)效果最佳的 “皇帝位 ”，即便是 2～ 3 人也能同時(shí)看到相同質(zhì)量的畫面。多數(shù)大屏幕液晶顯示器還配備了其它模擬視頻輸入接口和 毫米音頻輸入接口以供多媒體應(yīng)用，部分產(chǎn)品甚至還配 備 USB Hub。 易于懸掛、拼接 大屏幕液晶顯示器大多數(shù)均設(shè)有 VESA 標(biāo)準(zhǔn)的懸臂接口，可以方便與各種各樣的懸臂支架配合應(yīng)用在特殊的場(chǎng)合中，而液 晶顯示器特有的窄邊框設(shè)計(jì)使其在拼接成屏幕東北大學(xué)東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 5 墻的時(shí)候更加完美。 FPGA 是 ASIC 電路中 開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、設(shè)計(jì) 周期最短、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一 LCD 簡(jiǎn)介 2. LCD 的簡(jiǎn)介 LCD 顯示器 是 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱， LCD 液晶顯示器 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃 之 中放 入 液態(tài)的晶體，兩片玻璃 的中間含 有 很 多垂直 的 和水平的細(xì)小電線， 通過(guò) 為 不同的液晶單元供 電 來(lái)控制桿狀水晶分子 方向 的 改變，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫面。 其 的基本特點(diǎn)主要有： FPGA 可 以 做 為 其它 的 半 定制或 全 定制 ASIC 電路 中 的試樣片。同時(shí)要能將儲(chǔ)存模塊中的 數(shù)據(jù)正常地顯示在 LCD 液晶顯示器 上。 2021 年以前，還是有很多 40 毫秒甚至是 50 毫秒的產(chǎn)品的，它們充其量只能應(yīng)付一些基本的文本辦公，游戲應(yīng)用根本無(wú)從談起。 經(jīng)過(guò) 2021 年 LCD 液晶顯示器 大幅度調(diào)價(jià)，消費(fèi)者發(fā)現(xiàn) LCD 液晶顯示器 的價(jià)格與CRT 顯示器進(jìn)一步接近了，尤其是大尺寸 LCD 液晶顯示器 的售價(jià)和同尺寸的 CRT 顯示器相比甚至有一些尺寸開(kāi)始有優(yōu)勢(shì) 。 但是 同期的液晶顯示器存在畫面延時(shí)，色彩還 遠(yuǎn) 不夠真實(shí)，可視角度削弱等缺點(diǎn)，所以，在 2021 年以前， LCD 液晶顯示器 一直生活在 CRT 顯示器的陰影下。 2021 年以后 LCD 液晶顯示器 技術(shù)開(kāi)始走上成熟發(fā)展之路、但仍然生存在 CRT 顯示器陰影下 (CRT 直譯中文為：陰極射線管 ， 英文名稱為 CathodeRay Tube)。 因 為 TFT 具有比 TN 更高的對(duì)比度 ， 更豐富的色彩 和 更快 的 熒屏更新頻率， 所以TFT 俗稱 “ 真彩 ”。 雖然 是 用 單色顯示 的方式 ， 但 它仍 然 被推廣到了電子表、計(jì)算器等領(lǐng)域。它的分子排列決定了光線穿透液晶的路徑。 FPGA 是 Field－ Programmable Gate Array 的縮寫，即現(xiàn)場(chǎng)可編程 門陣列，它是在GAL、 CPLD、 PAL 等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。最后在 FPGA 上的任意位置顯示任意的英文和數(shù)字，另外要能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化使 LCD 液晶顯示器 上顯示的內(nèi)容產(chǎn)生變化。 19 第 6 章 系統(tǒng)測(cè)試 17 系統(tǒng)主程序代碼節(jié)選 17 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 17 系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 13 流程圖和狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì) 13 接口電路設(shè)計(jì) 13 系統(tǒng)概述 8 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 7 VERILOG HDL 和 VHDL 的異同 1 選題目的 1 選題背景 I 摘 要 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，增加人機(jī)之間的交互性，為行業(yè)和我們的生活帶來(lái)新的變化。最后實(shí)現(xiàn)使用 FPGA 在 LCD 上顯示任意的英文字符和阿拉伯?dāng)?shù)字 ，另外要能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化同步變化 LCD 上顯示的內(nèi)容。 設(shè)計(jì) 的 目的 是 為 了 在 LCD 液晶顯示器上顯示任意 大小寫 英文字符和 阿拉伯 數(shù)字 ， 能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的變化同步變化LCD 上顯示的內(nèi)容 所有功能全部用硬件描述語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)下載到 Xilinx公司的開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行調(diào)整。 論文題目 基于 FPGA 的 LCD 驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 姓 名 學(xué) 院 東北大學(xué)東軟信息 學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 (集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)方向 ) 指導(dǎo)教師 備 注 2021 年 5 月 4 日 基于 FPGA 的 LCD 驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 作 者 姓 名 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 單 位 名 稱 ： 嵌入式系統(tǒng)工程系 專 業(yè) 名 稱 ： 電子信息工程（集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)方向） 東北大學(xué) 東軟信息學(xué)院 2021 年 5 月 Design and Implementation of LCD Drive Display Circuit based on FPGA by Xue Wenping Northeastern University Neusoft Institute of Information May 2021 Supervisor: Lecturer Tian Yong Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 FPGA 的 LCD 驅(qū)動(dòng)顯示電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)（論文）的 基本內(nèi)容： 本課題 主要 研究了利用 FPGA 來(lái)驅(qū)動(dòng)字符型液晶顯示器模塊 。完全可 以取代傳統(tǒng)的利用單片機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶顯示，且 比之有更好的抗干擾性，更高的可靠性 。同時(shí)要能將儲(chǔ)存模塊中的數(shù)據(jù)正常地顯示在 LCD 上。 本文中對(duì) FPGA， LCD， ModelSim， Xilinx 硬件設(shè)計(jì)工具 等進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，對(duì)其功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，并了解了 LCD 液晶顯示器的發(fā)展歷史，日常應(yīng)用以及相對(duì)比于其他種類顯示器的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)基于 FPGA 的 LCD 液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 TC 1602 液晶模塊簡(jiǎn)介 7 FPGA 的設(shè)計(jì)方法 13 系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 FPGA 向液晶顯示屏控制芯片發(fā)送指令的流程圖 23 系統(tǒng)測(cè)試 23 對(duì) TC1602 液晶顯示器進(jìn)行 FPGA 驗(yàn)證 23 第 7 章 結(jié) 論 24 參考文獻(xiàn) 本課題的研究 有助于采用 FPGA 的系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，特別是需要用到 基于 FPGA 的 LCD產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。它是作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了 原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn) ，又克服了 定制電路的不足 。到 20 世紀(jì) 60 年代， 有人 發(fā)現(xiàn)給液晶充電會(huì)改變它的分子排列，造成光線的扭曲或折射， 這個(gè)發(fā)現(xiàn) 引發(fā)了人們發(fā)明液晶 顯示設(shè)備的念頭。 和 TN 技術(shù)不同的是， TFT 的顯示采用 “ 背透式 ” 的 照射方式 —假想的光源路徑 是從下向上，而 不是像 TN 液晶那樣從上至下。 相 比較 于 DSTN， TFT 的主要特點(diǎn)是 給 每個(gè)像 素 都 配置 了 一個(gè)半導(dǎo)東北大學(xué)東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1章 緒論 2 體開(kāi)關(guān)器件。 傳統(tǒng)的 CRT 顯示器 的發(fā)展歷程為 從黑白到彩色 和 從球面到柱面再到平面直角 最后直至純平的發(fā)展。 不過(guò)與此同時(shí)我們也對(duì)比看到 LCD 液晶顯示器 寬廣的發(fā)展前景：可以說(shuō)純平顯示器是 CRT 顯 示器發(fā)展的最高水平， 然而 ，由于 CRT 顯示器的基本工作原理是依靠高電壓激發(fā)的游離電子轟擊顯示屏而產(chǎn)生各種各樣的圖像，技術(shù)已經(jīng)十分成熟，沒(méi)有太多的發(fā)展余地。大家在關(guān)注液晶顯示器的同時(shí)，開(kāi)始注意到在液晶顯示器具備一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。不少早期的用戶有這種體驗(yàn)，在 CRT 上玩慣魔獸之后，突然換成一臺(tái)響應(yīng)時(shí)間為 30ms 的 LCD 液晶顯示器 上進(jìn)行游戲，感覺(jué)自己操作以后技能和任務(wù)遲遲沒(méi)有發(fā)生變化，這就是 LCD 液晶顯示器 早期被游戲玩家嚴(yán)重詬病的一個(gè)地方。 東北大學(xué)東軟信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 4 第 2 章 關(guān)鍵技術(shù)介紹 FPGA簡(jiǎn)介 FPGA（ Field－ Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、CPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物 ； 它是作為 專用集成電路 （ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原 有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。 采用 FPGA 設(shè)計(jì) 的 ASIC 電路，用戶不需要 投片生產(chǎn)，就能 夠 得到 想要 的芯片。液晶顯示器具備 的 一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì) ： 大大提高桌面利用率 大屏幕液晶顯示器輕薄的機(jī)身對(duì)提高桌面利用率是顯而易見(jiàn)的。而 CRT 由于重量及外形原因，懸掛及拼接電視墻相對(duì)成本要高很多，且效果并不理想。而小屏幕液晶顯示器由于產(chǎn)品普遍定位較低和可供利用空間有限，只有在某些高端型號(hào)才配備部分上述接口。 TC 1602 液晶模塊 簡(jiǎn)介 一、 TC 1602 液晶模塊是一種用 5 7 點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1 行 16 個(gè)字、 2 行 16 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等，最常用的為 2 行 16 個(gè)字。 系統(tǒng)軟件 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境是利用 Xilinx 工具， Xilinx 工具是世界領(lǐng)先的可編程邏輯完整的 解決方案的供應(yīng)商，研發(fā)，制造并且銷售應(yīng)用范圍廣泛的高級(jí)集成電路，軟件設(shè)計(jì)工具。 Xilinx 硬件設(shè)計(jì)工具將先進(jìn)的技術(shù)與靈活性，方便使用性的圖形界面結(jié)合一起，使您在短時(shí)間設(shè)計(jì)出您想要設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)。 ModelSim 最大的特點(diǎn)是強(qiáng)大的調(diào)試功能，先進(jìn)數(shù)據(jù)流窗口，可快速追蹤到產(chǎn)生不定或者錯(cuò)誤狀態(tài)的最終原因，性能分析工具幫助分析性能的上下瓶頸，加速仿真速率，檢查確保測(cè)試的完備性能，多種模式下的波形比較功能，先進(jìn)的 Signal Spy 強(qiáng)化功能，地址訪問(wèn) VHDL 或者 Verilog 和 VHDL 混合設(shè)計(jì)中的最底層信號(hào)，并且支持加密 IP，可與 Matlab 的 Simulink 的聯(lián)合仿真功能。 到 目前 為止大規(guī)模 FPGA 設(shè)計(jì) 經(jīng)常所采用的設(shè)計(jì)方法是 “自頂向下”的設(shè)計(jì)方法。第一，因?yàn)樗?功能描述可以完全獨(dú)立于芯片結(jié)構(gòu)，在 進(jìn)行 設(shè)計(jì)的最初階段，設(shè)計(jì)師 完全 可 以 不受芯片結(jié)構(gòu)的約束，集中 全部精力 對(duì) 產(chǎn)品進(jìn)行 設(shè)計(jì)，因此可以避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法所帶來(lái)的重新再設(shè)計(jì)風(fēng) 險(xiǎn)，在最大限度上 縮短了設(shè)計(jì)周期。而“自頂向下”的功能描述可與芯片結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。 最后 ，在 芯片 的 選擇 上 更加靈活。 Verilog HDL 和 VHDL 的異同 Verilog HDL 和 HDL都是用于邏輯設(shè)計(jì)的硬件描述語(yǔ)言，并且都已成為 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)。 Verilog HDL 和 VHDL 作為描述硬件電路設(shè)計(jì) 的語(yǔ)言， 他們 共同的特點(diǎn)在于：可借用高級(jí)語(yǔ)言的精巧結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化電路行為的描述、支持邏輯設(shè)計(jì)中層次與范圍的描述、能形式化地抽象表示電路的行為和結(jié)構(gòu)、具有電路仿真與 驗(yàn)證機(jī)制以保證設(shè)計(jì)的正確性、支持電路描述由高層到低層的綜合轉(zhuǎn)換 、 硬件描述與實(shí)現(xiàn)工藝無(wú)關(guān) (有關(guān)工藝參數(shù)可通