基于fpga的液晶显示接口电路设计.doc

基于FPGA的液晶显示接口电路设计


目  录

摘  要 ……………………………………………………………………………………………………… 1
Abstract  ……………………………………………………………………………………………………2
1 绪论  ………………………………………………………………………………………………………3
1.1 选题的背景与意义…………………………………………………………………………………… 3  1.2 LCD的控制应用和市场发展状况………………………………………………………………………3 1.3 设计的主要内容和重点难点……………………………………………………………………………4
1.4课题设计的预期目标……………………………………………………………………………………5
1.4.1课题研究的预期理论目标…………………………………………………………………………5
1.4.2课题研究的预期技术目标………………………………………………………………………………5
2 现代FPGA技术………………………………………………………………………………………………6 2.1 FPGA的发展历程…………………………………………………………………………………………6 2.2 FPGA的基本原理 ………………………………………………………………………………………6
2.2.1查找表的基本原理………………………………………………………………………………………6
2.2.2 基于乘积项的FPGA的逻辑实现原理………………………………………………………………7
2.3 FPGA的设计方法…………………………………………………………………………………………7 2.4 VHDL硬件描述语言………………………………………………………………………………………8
2.5 Quartus II简介…………………………………………………………………………………………8
3 总体系统设计及资源………………………………………………………………………………………10
3.1 系统设计要求…………………………………………………………………………………………10
3.2系统设计总体框图………………………………………………………………………………………10
3.3 系统开发选用资源………………………………………………………………………………………10
3.3.1 液晶模块选用………………………………………………………………………………………10
3.3.2 FPGA的选择…………………………………………………………………………………………17
4 硬件接口电路设计…………………………………………………………………………………………21
4.1电源电路设计……………………………………………………………………………………………21
4.2复位电路设计……………………………………………………………………………………………22
4.3时钟电路设计……………………………………………………………………………………………22
4.4下载配置与调试接口电路设计………………………………………………………………………23
4.5显示接口电路设计………………………………………………………………………………………23
5 系统各部分模块的设计……………………………………………………………………………………24
5.1初始化模块设计…………………………………………………………………………………………24
5.1.1 LCD模块初始化原理……………………………………………………………………………………24
5.1.2 字符显示前初始化模块的设计………………………………………………………………………25
5.1.3 图片显示前初始化模块的设计………………………………………………………………………27
5.2 写入数据模块的设计……………………………………………………………………………………28
5.2.1 英文字符部分的数据模块 …………………………………………………………………………28
5.2.2 中文字符部分的数据模块……………………………………………………………………………30
5.3显示控制模块的设计……………………………………………………………………………………31
5.3.1字符显示控制模块的设计……………………………………………………………………………31
5.3.2 动态数据的显示控制…………………………………………………………………………………31
5.3.3 图像数据的显示控制…………………………………………………………………………………33
5.4字符显示及图片显示整体模块…………………………………………………………………………36
6 软件测试与结果显示………………………………………………………………………………………38
6.1 字符显示部分的测试……………………………………………………………………………………38
6.2 图片显示部分的测试……………………………………………………………………………………38
6.3 预期测试结果……………………………………………………………………………………………39
6.3.1 预期字符显示结果……………………………………………………………………………………39
6.3.2 预期图片显示结果……………………………………………………………………………………39
结束语…………………………………………………………………………………………………………40
参考文献 ………………………………………………………………………………………………………41
附 录……………………………………………………………………………………………………………42
致 谢……………………………………………………………………………………………………………47

摘   要

本课题的主要任务是设计基于FPGA的液晶显示模块的接口控制电路，实现对LCM的有效控制，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。本课题的设计采用了带ST7920驱动的液晶显示模块，并使用XILINX公司的spartanII系列的XC2STQ114来作为核心的控制器。控制部分采用VHDL语言编写，主体程序才用了状态机作为主要控制方式。ST7920是一种内置128x64-12汉字图形点阵的液晶显示模块，用于显示是汉字和图形。最后实现使用FPGA在LCD上任意位置显示的中文字符以及英文字符，另外要能够根据输入数据的变化同步变化LCD上显示的内容。同时要能够将存储模块中的图片数据正常的显示在LCD上。
该课题的研究将有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到LCD的产品的开发。同时可以大大的缩短FPGA的开发时间。另外，由于模块的易用性，也将使得更多的采用FPGA的产品之上出现LCD，增加人际之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。

关键词：  FPGA；ST7920；液晶显示；VHD

ABSTRACT
This topic is the main task of the design on FPGA LCD module interface control circuit, realize the effective control of LCM, considering the good programs to facilitate accessibility, after the transplantation and application. Module This topic was designed using ST7920 drive with the LCD module, and use of a series of spartanII XILINX company XC2STQ114 as core controller. Control part adopts VHDL language, subject program it only took state machine as main control mode. ST7920 is a built-in 128x64-12 characters of graphic dot matrix LCD module, for display Chinese characters and graphics. Finally implementations use FPGA in LCD display on the Chinese characters at any position and English characters, in addition to the changes according to the input data displayed on the LCD synchronous change content. Meanwhile to the image data storage module will be displayed on the LCD on the normal.
This topic research will help based on FPGA series of products development, especially the need to use LCD products development. Meanwhile can greatly shorten the FPGA development time. In addition, because module ease-of-use, will also make more based on FPGA products appear LCD, increase on interpersonal interaction, for industry and our life brings new changes.