16x16點陣顯示實驗報告

1、16*16點陣顯示實驗報告1、 實驗?zāi)康?1)學(xué)習(xí)點陣顯示字符的基本原理。(2)掌握用數(shù)控分頻控制速度，實現(xiàn)點陣掃描的基本方式。(3)會使用Quartus II軟件中的Verilog HDL語言實現(xiàn)點真的行列循環(huán)顯示。二、實驗設(shè)備與器件 Quartus II 軟件、EP2C8Q208C8實驗箱3、 實驗方案設(shè)計1. 實驗可實現(xiàn)的功能可通過編寫Verilog HDL語言，實現(xiàn)點陣的行列交替掃描。先是行掃描，掃描間隔為1s，16行都掃描完之后開始列掃描，掃描間隔仍然為1s，16列掃描完之后，行繼續(xù)掃描，依次循環(huán)。2. 點陣基本知識16*16掃描LED點陣只要其對應(yīng)的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)

2、亮。例如如果想使左上角LED點亮，則Y0=1，X0=0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。它有16個共陰極輸出端口，每個共陰極對應(yīng)有16個LED顯示燈。LED點陣每個點都有一個紅色的發(fā)光二極管。點陣內(nèi)的二極管間的連接都是行共陽，列共陰。本實驗采用共陰，當(dāng)二極管的共陽極為高電平，共陰極為低電平時，所接點發(fā)光；反之處于截止?fàn)顟B(tài)，不放光。3. 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)用了兩個模塊，其中dianzhen.v是頂層文件，而hangsaomiao.v和liesaomiao.v是兩個子模塊，總體的系統(tǒng)功能框圖如圖3.3.1所示。圖3.3.1 系統(tǒng)功能圖示通過流程圖可以看到，體統(tǒng)是先將試驗箱的50MHz時鐘信號

3、分頻為1s，因為要實現(xiàn)16*16的點陣掃描，所以用一個16s的計時器計時，每經(jīng)過16s行掃描與列掃描的狀態(tài)轉(zhuǎn)換一次，通過點陣顯示出來。4. 模塊化程序設(shè)計(1)點陣顯示頂層程序設(shè)計module dianzhen (clk50mhz,row,sel0,sel1,sel2,sel3,line);input clk50mhz; /實驗箱提供50MHz 時鐘信號output sel0,sel1,sel2,sel3; /設(shè)置引腳選通點陣output reg 15:0 row; /行output reg 3:0 line; /列wire 15:0 row1,row2;wire 3:0 line1,line

4、2;reg 24:0 cnt=0; /1Hz計數(shù)子reg 4:0 cnt1=0; /16s計數(shù)子 assign sel0=1b0;assign sel1=1b1;assign sel2=1b0;assign sel3=1b0;always(posedge clk50mhz) beginif(cnt=25d)begincnt=25b0; /1Hz計時器cnt1=cnt1+1; /16s計時器endelsecnt=cnt+1;endhangsaomiao u1(.clk50mhz(clk50mhz),.row(row1),.line(line1);liesaomiao u2(.clk50mhz(c

5、lk50mhz),.row(row2),.line(line2);always(*)if(cnt1=5d15)beginrow=row1; /行掃描line=line1;endelsebeginrow=row2; /列掃描line=25d)begincnt1=25b0;clkrow=clkrow; /1s列脈沖endelsecnt1=25d500)begincnt2=25b0;clkline=clkline; /50KHz行脈沖endelsecnt2=cnt2+1;endalways(posedge clkline)begincase(line)4d0:line=4d1; /高速行掃描4d1:

6、line=4d2;4d2:line=4d3;4d3:line=4d4;4d4:line=4d5;4d5:line=4d6;4d6:line=4d7;4d7:line=4d8;4d8:line=4d9;4d9:line=4d10;4d10:line=4d11;4d11:line=4d12;4d12:line=4d13;4d13:line=4d14;4d14:line=4d15;4d15:line=4d0;default:line=4d0;endcaseendalways(posedge clkrow) /時間間隔為1s的列掃描begincase(row)16b00001: row=16b0001

7、0;16b00010: row=16b00100;16b00100: row=16b01000;16b01000: row=16b10000;16b10000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00000

8、;16b00000: row=16b00000;16b00000: row=16b00001;default: row=25d)begincnt=25b0;clk=clk; /1sendelsecnt=cnt+1;end always (posedge clk) /列掃描begincase(line) 4h0:begin row=16b11111;line=4h1; end4h1:begin row=16b11111;line=4h2; end4h2:begin row=16b11111;line=4h3; end4h3:begin row=16b11111;line=4h4; end4h4:

9、begin row=16b11111;line=4h5; end4h5:begin row=16b11111;line=4h6; end4h6:begin row=16b11111;line=4h7; end4h7:begin row=16b11111;line=4h8; end4h8:begin row=16b11111;line=4h9; end4h9:begin row=16b11111;line=4ha; end4ha:begin row=16b11111;line=4hb; end4hb:begin row=16b11111;line=4hc; end4hc:begin row=16

10、b11111;line=4hd; end4hd:begin row=16b11111;line=4he; end4he:begin row=16b11111;line=4hf; end4hf:begin row=16b11111;line=4h0; enddefault:line=4h0;endcaseendendmodule5.下載電路及引腳分配設(shè)計 設(shè)計中用實驗箱自帶的50MHz時鐘信號作為輸入端，用sel0、sel1、sel2、sel3四個使能端選通點陣，EP2C8Q208C8就會工作在給點陣下命令的狀態(tài)，并用line和row分別作為點陣的行、列選通端，最終使得點陣正常工作，如圖3.5.

11、1所示。圖3.5.1 輸入輸出端口電路輸入、輸出引腳分配設(shè)計如圖3.5.2所示。圖3.5.2 引腳分配4、 實驗仿真及結(jié)論1. 模塊仿真(1) 列掃描仿真波形 列掃描仿真波形如圖4.1.1所示。圖4.1.1 列掃描仿真波形通過波形可以看到，仿真用1s的時鐘信號觸發(fā)，以列為單位的二極管以1s為時間間隔一次被選中，而以行為單位的二極管始終被選通。例如，列信號選通第一列時，所有行的二極管都是亮的，綜合以上兩個條件，得到的最終結(jié)果就是第一列的二極管都是亮的。(2) 行掃描仿真波形行掃描仿真波形如圖4.1.2所示。圖4.1.2 行掃描仿真波形通過波形看到，行信號隨著列掃描脈沖從第1行到第16行依次循環(huán)選

12、通，而列信號則隨著列脈沖從第1列到第16列依次循環(huán)選通。程序中設(shè)置的行脈沖周期為20s，而列脈沖周期為1s，則被選通行的二極管全亮，并隨著列信號的循環(huán)而移動。2. 實驗結(jié)論本次設(shè)計實驗實現(xiàn)了16*16點陣行和列的依次循環(huán)掃描，行、列內(nèi)部掃描的時間間隔均為1s，行列之間的循環(huán)周期為16s。先開始行掃描，行掃描完成后列再開始掃描，依次循環(huán)顯示在點陣上。仿真結(jié)果與實驗現(xiàn)象均說明了，程序設(shè)計的功能和時序基本無誤，整個系統(tǒng)功能已實現(xiàn)，實驗?zāi)康幕具_(dá)到。5、 實驗總結(jié)與體會1.實驗總結(jié)總體來說這次試驗還是比較順利的，我在上實驗課時弄明白了點陣的工作原理，所以當(dāng)時就把點陣列掃描的功能實現(xiàn)了。課后我又寫出行掃描的程序，不過在實驗箱上下載運行時發(fā)現(xiàn)了一些問題?，F(xiàn)在我主要說一下遇到的問題以解決的方案。我把原程序下載到實驗箱之后，看到的現(xiàn)象是一列二極管與一個二極管交替移動。我首先在頂層將列掃描屏蔽，只讓行掃描運行，看到的現(xiàn)象是一個點沿著斜線循環(huán)移動，初步判定是行掃描的脈沖頻率不夠高，將其由50Hz改為50KHz之后再次下載就可以看到連續(xù)的線了。將行掃描屏蔽，單獨下載列掃描，正視列掃描沒有問題。再聯(lián)合下載發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象是行移動一行，列移動一列，而不是行完全掃描完成列在掃描的狀態(tài)，此時判斷應(yīng)該是頂層文件的時間間隔沒有控制好。仔細(xì)檢查程序后發(fā)現(xiàn)，時鐘分給整