数电课程设计LCD显示控制电路.docx

数电课程设计LCD显示控制电路.docx

《数电课程设计LCD显示控制电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电课程设计LCD显示控制电路.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

数电课程设计LCD显示控制电路

LCD显示控制电路

第一章设计指标……………………………………..........................12

设计指标…………………………………………………………….....12

第二章系统概述…………………………………….......................12

2.1设计思想………………………………………………………......12

2.2可行性论证…………………………………………….................15

2.3各功能的组成……………………………………………………....15

2.4总体工作过程……………………………………………………....15

第三章单元电路设计与分析……………………………...................17

3.1各单元电路选择………………………………………………........17

3.2设计及工作原理分析……………………………………………….17

第四章电路的组构与调试…………………………………...............20

4.1遇到的主要问题…………………………………………………...20

4.2现象记录及原因分析……………………………………………...20

4.3解决措施及效果…………………………………………………..20

4.4功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据……………………20

第五章结束语……………………………………………………20

5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明…………..20

5.2总结设计的收获与体会………………………………………….21

附图（电路图、电路总图）………………………………………………22

参考文献……………………………………………………………24

LCD显示控制电路

第一章设计指标

采用FPGA设计一个文字显示LCD电路的接口控制电路，使LCD显示移动式广告语或通知，显示内容存储在ROM中。

主要实现4个功能。

实现显示两行字符，能在显示屏上循环移动。

实现显示两行字符，能在显示屏上循环移动，移出后新的字符移入；分别利用8个按键控制ROM的8个写入数据；无需按键，自动扫描ROM里的微指令码，实现要求。

第二章系统概述

2.1设计思想

系统设计参照微程序控制器的思想，将系统所有的操作控制信号汇集编码成微指令存放在只读存储器ROM中。

ROM的地址由计数频率可变的计数器控制。

系统运行时，顺序逐条读出微指令码，产生HD44780操作所需的控制信号，实现字符显示和刷新。

微指令的取指周期由地址计数器的计数频率调节。

微指令码中8位为HD44780控制命令码或显示数据码段。

系统运行中可以通过控制地址计数器的预置实现指令跳转，跳转的目标地址同样作为微指令码存放在ROM中。

原理框图如下所示：

图3-8-1LCD显示控制电路参考设计框图

LCD与驱动控制芯片组构成电路模组。

外围接口电路只需按操作时序向LCD驱动模块发送控制命令或显示码。

FPGA开发装置LP2900采用HD44780实现驱动控制。

原理图如下：

图3-8-2LP-2900开发装置FPGA与HD44780的接口

如果希望LCD的显示内容不是固定放在ROM中，而是可以被控制，则还可以通过74148实现电路，控制ROM中的字符。

实现一个按键一个字符显示。

也可以实现无需按键只要下载就显示所需字符。

具体分析见电路图。

HD44780功能介绍

当RS=0、RW为0时，在EN信号的下降沿，数据端口的命令被写入命令寄存器IR中，然后由HD44780执行内部操作。

当RS=1、RW为0时，在EN信号的下降沿，数据端口的数据被暂存到数据寄存器DR中，然后由HD44780的内部操作自动写入计数器AC指定地址的显示RAM。

表3-8-1HD44780控制逻辑

表3-8-2HD44780命令功能说明

表3-8-3微指令编码位序示例

2.2可行性论证

从设计思想上看，FPGA控制电路部分可在QuartusⅡ上实现。

实现分频选择可以通过级联8个由7490组成的十分频，再由门电路实现频率选择。

计数器和ROM可以在电路图上实现，建立ROM存储信号指令。

逻辑控制HD44780EN使能端。

完成实验的装置HD44780实验室已有，LCD显示器实验室有。

而且设计思路简单易操作，所以从可行性上来说是没有问题的，可以实现LCD显示实验。

2.3各功能的组成

分频器：

分频器的作用是产生不同频率的时钟脉冲信号。

计数器：

计数器的作用是利用分频器所产生的不同频率的时钟脉冲信号使显示器在读取数据和移动数据时采用不同的频率，在写入文字和微指令时采用1Hz的执行速度，在移动文字时采用10Hz的执行速度，控制ROM中的地址刷新速度。

ROM：

ROM的作用是利用本身的储存能力，在有限的储存范围内，将要执行的微指令和文字实现保存在ROM中，在要执行操作时从ROM中读取需要执行的微指令和文字。

HD44780：

HD44780是常用字符型LCD驱动控制器件，单行5*8、5*10或双行5*8显示，内部包含文字库并具有多种控制命令。

HD44780内部包含有命令寄存器IR、数据寄存器DR、地址计数器AC和显示储存器DDRAM。

地址计数器AC：

HD44780的地址计数器为内部储存器DDRAM和CGRAM分配地址，其内部内容即为当前DDRAM和CGRAM的地址。

当一条地址设置命令写入IR时，其中的地址码即送到地址计数器AC中。

在读或者写的操作中，地址计数器AC自动加1或者减1。

显示存储器

显示存储器DDRAM中共有128个8位存储单元，其中80个为显示RAM，分为两个地址不连续的存储区。

地址为十六位进制00H~27H的40个单元显示在LCD的第一行，地址为40H~67H的40个单元显示在LCD的第二行。

LP-2900：

用于验证设计的结果可靠性。

2.4总体工作过程

RST有效时，计数器收到信号被强制复位，同HD44780的使能信号EN使能被封锁，当RST无效时，地址计数器计数，同时EN输出脉冲，顺序将控制命令或显示数据写入HD44780。

第三章单元电路设计与分析

3.1各单元电路选择

分频器选择利用8片7490制作分频电路，利用门电路实现频率选择。

具体电路图如下：

计数器：

带有8和4位数据总线，SLOAD、SCLR和时钟控制功能CLOCK的计数器。

ROM带有12位输出总线，内部储存容量256字节，12位储存单元的ROM。

具体电路图如下：

3.2设计及工作原理分析

先利用8片7490制作一个分频电路，将10MHz的频率通过分频器分别产生10MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、1Hz的不同频率，然后利用门电路选择。

再制作一个计数器，和ROM，ROM中存入设计好的微指令程序码。

第三个要求则是通过74148选择执行指令行。

微指令程序码表如下图所示：

显示两行，字符在LCD上循环移动

显示两行，显示内容移出后，新的字符移入，循环移动

用八个电平键控制八句话

电路和ROM直接控制显示

以1为例介绍微指令程序码表每个指令的作用

00H~03H为初始化操作指令，微指令码中寄存器选择信号RS=0，选择HD44780的命令寄存器IR，EN选通信号OE有效（=1）、计数器预制数LD无效（=0）、SL=0，选择较高的取指频率。

05H~08H中为写第一行字符显示指令码，0A~13H中为写第二行字符指令显示码。

微指令码中RS=1，选择HD44780的数据缓冲区DR、OE有效，LD无效，SL仍选择较高频率。

由于第一行显示起始位置地址为10H，第二行显示起始位置地址为50H，在第一行写数据前必须修改DDRAM地址计数器AC，写完第一行是数据后必须修改DDRAM地址计数器AC所以在04H和09H单元插入AC地址刷新命令：

RS=0，命令码分别为90H、D0H。

14H~37H为左转指令，微指令码中RS=0，选择HD44780的命令寄存器IR，OE、LD无效，SL=1，选择频率较低时的时钟控制指令计数器。

8位HD44780的命令码中S/C=0，使所有显示符和游标移动；R/L=0，执行左移命令。

28H存储的是跳转指令，跳转目标地址04H设置在微指令码的命令位置。

微指令码中RS信号任意，EN选通信号OE无效（=0），SL选择任意。

LD=1，控制指令地址计数器预置跳转目标地址。

第四章电路的组构与调试

4.1遇到的主要问题

怎样分频选择，总线与总线之间如何接线，怎样设计ROM使写入地址为10和50，如何实现循环，怎样设计电路使8个按键分别控制8句话，怎样使HD4480自动扫描ROM里的字符，实现无按键扫描8句话，怎样实现清屏，怎样使字符不闪烁，怎样设计微指令控制跳转至目标地址。

4.2现象记录及原因分析

调试要求1、2时，字符从左边写入显示，DDRAM起始地址应为10H和20H。

调试要求3时，字符累赘，闪烁，不能清屏。

4.3解决措施及效果

在设计ROM时，DDRAM的写入地址设为10H和20H，在写入第一行字符前加入290，第二行写入时2C0改为2D0；每行字符写入往后添加空格，跳转指令跳至空格地址，在f0行清屏，输入201指令。

4.4功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据

将分析综合好的电路图下载到HD44780，调试记录数据；

①显示两行字符，分别为Good、Afternoon!

。

同时从屏幕右边移入，左边移出，循环显示。

②显示两行字符，分别为Good、Afternoon!

同时从屏幕右边移入，左边移出后，HiHello、everyone！

移入，左移出后循环。

③SW1按下后显示Good,SW2按下后显示Hi,SW3按下后显示Will,SW4按下后显示Ga，SW5按下后显示Lr,SW6按下后显示Rain,SW7按下后显示Or,SW8按下后显示Dear按下后显示

④下载后11,22,33,44,55,66,77,88循环显示。

第五章结束语

5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明

优点:

设计思路很明确，可以实现简单的LCD显示效果。

缺点：

装置局限性大，无法实现大量文字的显示；在设计过程中遇到了延时问题，只能通过缩短显示内容来解决。

5.2总结设计的收获与体会

这次电路设计的完成基本上是由我自己通过查阅资料和讨论，再加上老师的指导完成的，在实验室呆了几天，花了不少的心思。

有了上次试验的经验，各种设计上手的比较快。

尤其是我发现在自己能够很快的融入其中，对电路清晰，能够独立思考，纠正错误，能充分利用已经学过的知识设计出不同要求的简单电路。

试验中遇到很多问题。

如何用逻辑电路控制频率选择以及ROM，计数器的设计，74148的加入又会怎样改变电路，怎样在原有的电路改进更多的设计。

第一次对设计有了点概念，从懵懂到现在很开心自己有了进步。

希望自己能够在接下来的实验中，不断提高自我，大胆创新，设计出令自己满意的成绩。

附图（电路图、电路总图）

要求1、2仿真波形图

要求1、2电路总图

要求3电路总图

要求4电路总图

参考文献

基于FPGA的数字电路系统设计

崔葛瑾

西安电子科技大学出版社

数字电路及系统设计

崔葛瑾

高等教育出版社