【正文】 致謝 本 畢業(yè)設(shè)計 論文是在 吳正平老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。大學(xué)生即將面臨的是就業(yè)問題，文憑只是企業(yè)招聘員工的一個方面，更重要的是個人的實踐能力。我感受到了大學(xué)里老師對我們的用心良苦。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)會了不少東西，從大的方面來講我學(xué)會了撰寫學(xué)術(shù)論文的方法，同時我也深深的體會到我們在大學(xué)里面學(xué)過的每一門 知識都有實在的用途。所設(shè)計系統(tǒng)電路 該 硬件電路連接簡單， 軟件程序簡潔， 對液晶的控制簡單 、 穩(wěn)定，且可改動性靈活 等優(yōu)點。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序圖如 圖 所示： 圖 主機到 PS/2 設(shè)備通信的數(shù)據(jù)傳輸時序圖 主機到 PS/2 設(shè)備發(fā)送過程如下： ① 延遲 15ms； ② 把數(shù)據(jù)線拉低； ③ 延遲 5ms； ④ 把時鐘線拉低； ⑤ 延遲 40ms； ⑥ 釋放時鐘線； ⑦ 延遲 5ms； ⑧ 釋放數(shù)據(jù)線； ⑨開始傳道數(shù)據(jù)、檢驗位、停止位； 六、全文總結(jié) 本設(shè)計使用 ALTERA 公司的 Cyclone 系列 FPGA 芯片 EP1C6Q240C8N 完成了對 PS/2 鍵盤接口電路和 1602 液晶顯示器的控制。主機僅能在時鐘為低電平時改變傳輸?shù)臄?shù)據(jù)值，數(shù)據(jù)則在時鐘脈沖的上升沿被鎖存。 在第②步完成后， PS/2 設(shè)備在不超過 10ms 的間隔內(nèi)檢查這個狀態(tài)（時鐘線是否已經(jīng)釋放）。 PS/2 設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)過程如下： ① 等待 Clock 線變?yōu)楦唠娖剑? ② 延遲 50ms； ③ Clock 是否為高電平（否，跳到第 1 步）？ ④ Data 線是否為高電平（否，放棄發(fā)送）？ ⑤ 延遲 20ms； ⑥ 輸出超始位（ 1 位）； ⑦ 輸出 8 個數(shù)據(jù)位，并測試時鐘確認它是 否被主機拉低（是，說明主機要放棄本次傳送）； ⑧ 輸出校驗位（ 1 位）； ⑨ 輸出停止位（ 1 位）； ⑩ 延遲 30ms。當(dāng) PS/2 設(shè)備等待發(fā)送數(shù)據(jù)時它首先檢查時鐘以確認該數(shù)據(jù)是否為高電平，如果不是，那么主機抑制了能信，此時 PS/2 設(shè)備進入等待或緩沖（將待 發(fā)送的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)），等待時鐘變?yōu)楦唠娖?。?shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序如圖 所示： 圖 PS/2 設(shè)備到主機通信的數(shù)據(jù)傳輸時序圖 如果總線被禁止，那么 PS/2 設(shè)備在開始傳送數(shù)據(jù)前會一直等到總線開放為止。 程序中 狀態(tài)機轉(zhuǎn)化過程 如 圖 所示 : 圖 鍵盤接口電路狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖 具體 通信過程如下： （ 1） PS/2 設(shè)備到主機的通信過程 此時 PS/2 設(shè)備為數(shù)據(jù)發(fā)送方，而主機為數(shù)據(jù)接收方，主機在接收數(shù)據(jù)時應(yīng)保持空閑工作狀態(tài)。 RX_ASCII[7..0]:數(shù)據(jù)輸出信號，鍵盤輸入字符的相應(yīng) ASCII 碼。 PS2_CLK:時鐘輸出信號。 RE_READ:鍵盤讀控制信號，從鍵盤接口電路接收到讀控制信號 TX_DATA[7..0]:數(shù)據(jù)輸入信號，從鍵盤輸入的字符的相應(yīng) ASCII 碼。 圖 為鍵盤接口模塊電路元件符號。 END DRIVE。 END IF。 WHEN OTHERS=NULL。 DATA=DATA_INBUF。LCD_RW=39。 WHEN WRITERAM= LCD_RS=39。COUNT=0。 STATE=WRITERAM。 DATA(6 DOWNTO 0)=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(COUNT,7)。DATA(7)=39。LCD_RW=39。 ELSIF DATA_INBUF/=00001000 AND COUNT64 AND COUNT80 THEN LCD_RS=39。COUNT=65。139。039。039。 STATE=WRITERAM。 COUNT=COUNT+1。 DATA(7)=39。LCD_RW=39。 WHEN SETDDRAM= IF DATA_INBUF/=00001000 AND COUNT16 THEN LCD_RS=39。DATA=01000000。LCD_RS=39。 WHEN SETCGRAM= LCD_RW=39。 ELSE STATE=SETMODE。 FLAG_CLEAR=39。039。DATA=00111000。LCD_RW=39。 WHEN SETFUNCTION= LCD_RS=39。DATA=00001000。LCD_RW=39。 WHEN CLOSEDISPLAY= LCD_RS=39。DATA=00001100。LCD_RW=39。 WHEN SWITCHMODE=LCD_RS=39。DATA=00000010。LCD_RW=39。 WHEN RETURNCURSOR= LCD_RS=39。DATA=00000110。LCD_RW=39。 WHEN SETMODE= LCD_RS=39。DATA=00000001。LCD_RW=39。 WHEN CLEAR= LCD_RS=39。DATA=00010000。LCD_RW=39。 WHEN SHIFT= LCD_RS=39。 ELSE STATE=IDLE。 FLAG=39。039。139。 ELSIF CLK_INT39。 DATA_INBUF=DATA_IN。 THEN FLAG=39。 PROCESS_MAIN1:PROCESS(CLK_INT,CLR) BEGIN IF CLR=39。 END IF。139。 ELSIF CLK_DIV39。 THEN LCD_E=39。 PROCESS_LCDE:PROCESS(CLK_DIV) BEGIN IF CLR=39。 END IF。139。 ELSIF CLK_DIV39。 THEN CLK_INT=39。 PROCESS_CLKINT:PROCESS(CLK_DIV) BEGIN IF CLR=39。 END IF。139。 ELSIF TC_CLKCNT39。 THEN CLK_DIV=39。 PROCESS_CLKDIV:PROCESS(TC_CLKCNT) BEGIN IF CLR=39。 END IF。039。 ELSE CLKCNT=CLKCNT+1。 TC_CLKCNT=39。139。 ELSIF CLK39。039。 DATA[7..0]:數(shù)據(jù)輸出信號，滿足條件時將該信號對應(yīng)的字符顯示在液晶屏幕上。 LCD_RS:LCD 模塊的 讀控制信號。 DATA_IN[7..0]:數(shù)據(jù)輸入信號， 從鍵盤 輸入 的數(shù)據(jù) 送至 LCD1602 模塊，等待滿足條件時顯示。 圖 LCD1602 元件符號 其中： CLK:時鐘輸入頻率，接收從 16 分頻計 輸出的頻率，高電平時 LCD 模塊讀取 鍵 盤輸入數(shù)據(jù) 。 LCD1602接口設(shè)計 當(dāng)鍵盤有字符輸入時， CLR 變?yōu)榈碗娖?，該模塊就把數(shù)據(jù)讀取，若讀到的數(shù)據(jù)不是退格鍵，就把字符顯示在 LCD 上，若讀到的數(shù)據(jù)是退格鍵，就把 LCD1602 清屏。 END PROCESS。 END IF。 ELSE COUNT=COUNT+1。139。 ELSIF MCLK39。039。 ARCHITECTURE TEST OF DIV_16 IS SIGNAL COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 15:=0。 CLK :OUT STD_LOGIC)。 USE 。 2． 16 分頻源程序 LIBRARY IEEE。 END PROCESS。 END IF。 ELSE COUNT=COUNT+1。139。 ELSIF MCLK39。039。 ARCHITECTURE TEST OF DIV_256 IS SIGNAL COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 255:=0。 CLK :OUT STD_LOGIC)。 USE 。 圖 256 分頻 計 元件符號 圖 16 分頻 計 元件符號 其中 : MCLK: 原始時鐘輸入頻率 CLR: 清零 CLK：通過分頻計后的輸出頻率 VHDL 源程序如下： 1． 256 分頻源程序 LIBRARY IEEE。 頂層原理圖設(shè)計 鍵盤驅(qū)動從 PS/2 接口中讀取鍵盤發(fā)出的數(shù)據(jù)，送到 LCD1602 驅(qū)動中，將數(shù)據(jù)顯示在 LCD 上，項層原理圖如下 ： 圖 頂層原理圖 下面分別介紹各個模塊的設(shè)計?？傊疄榱丝煽?，最好寫兩遍該指令。 1602 液晶的初始化 通用 1602 液晶的初始化需要注意一個問題，即一定要在最開始寫入 功能設(shè)定 指令，該指令用以控制 LCD 的數(shù)據(jù)通信位數(shù)，及顯示行數(shù)和字型。 注意： 在讀操作時， E 一旦變?yōu)楦唠娖剑?LCD 馬上將數(shù)據(jù)發(fā)到數(shù)據(jù)線上并保持，一直到 E=0 為止。即最好按照上述的時序來操作。 注意 ： 在寫操作時， LCD 是在 E 的下降沿將數(shù)據(jù)鎖存，即寫操作時 E 下降沿有效。還要注意的是，如果需要雙向通信，則必須選擇既能做輸入又能做輸出的 IO 口，特別是對于 RS、 RW 和 E 這三條控制線，若能選擇支持位尋址的 IO 口則可以方便編程。 3．漢字的顯示 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5?? 右邊為 6??根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯 示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié) ?? 直到 32B顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字 液晶顯示的 硬件連接 硬件連接 1602 液 晶可以使用 4 位或 8 位通信模式，通信可以是雙向的或單向的，雙向通信主要是為了讀取 LCD 忙標(biāo)志和 AC 地址寄存器和 DDRAM 和 CGRAM中的值，一般用處不大，因為 1602不支持點陣繪圖功能。這樣一來就組成某個字符。這就是 LCD 顯示的基本原理。 1．線段的顯示 點陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8列對應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個點組成，屏上 6416 個顯示單元與顯示RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。需要時，可以將 MCU 的 IO 配置為漏極開路方式，用上拉電阻拉到 5V電平；實在不能配置為漏極開路方式時，請查閱 MCU 的電氣參數(shù)，在允許的條件下，直接使用電阻 弱上拉 也可以。也就是說，絕大部分 1602 液晶只能工作在 5V 電壓下，其供電電壓必須為 5V。 HD44780S 的供電電壓為 5V177。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表 是 TC1602EL 液晶模塊的內(nèi)部顯示地址。 表 指令 5 功能 指令 6：光標(biāo)或顯示移位 ，指令碼與功能見表 。 表 指令 3 功能 指令 4：顯示開關(guān)控制 ，指令碼與功能見表 。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。如表 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，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），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 TC1602 液晶模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM）已經(jīng)存儲了 192 個 57 點陣字符， 32 個 510 點陣字符。 第 15 腳： BLA 背光電源正極 (+5V)輸入引腳。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作 ，低電平時進行寫操作。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 、 LCD 顯示原理 LCD1602簡介 1． LCD1602 引腳功能： 第 1 腳： VSS 為電源地，接 GND。 圖 為 PS/2 設(shè)備到 PC 機的通訊時序。其中鍵盤碼分為通碼 (Make)和斷碼 (Break) 。 上述中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是指 對特定鍵盤的編碼或者對特定命令的編碼。數(shù)據(jù)變化到 Clock(時鐘腳 ) 下降沿的時間至少也有 5μ s,但不能大于 25μ s,這是由 PS/2通訊協(xié)議的時序規(guī)定的。 PS/2 設(shè)備到 PC 機的通訊時序如圖 2 所示。發(fā)送時一般都是按照數(shù)據(jù)幀格式順序發(fā)送。如果 Clock(時鐘腳 ) 為高電平 ,PS/ 2 設(shè)備便開始將數(shù)據(jù)發(fā)送到 PC 機。當(dāng) PS/ 2 設(shè)備等待發(fā)送數(shù)據(jù)時 ,它首