数电课设报告---LCD显示控制电路设计.docx
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1、 目录第一部分 汽车尾灯设计电路第一章 设计背景与要求.设计要求第二章 系统概述2.1 设计思想与方案选择.2.2 各功能块的组成.2.3 工作原理.第三章 单元电路设计与分析.3.1 各单元电路的选择.3.2 设计及工作原理分析.第四章 电路的组够与调试.4.1 遇到的主要问题.4.2 现象记录及原因分析.4.3 解决措施及效果.4.4 功能的测试方法、步骤,记录的数据.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.5.2 总结设计的收获与体会.附图(电路总图及各个模块详图)第二部分 LCD显示控制电路第一章 设计背景与要求.设计要求第二章 系统概述.2.1 设计思想
2、与方案选择.2.2 各功能块的组成.2.3 工作原理.第三章 单元电路设计与分析.3.1 各单元电路的选择.3.2 设计及工作原理分析.第四章 电路的组够与调试.4.1 遇到的主要问题.4.2 现象记录及原因分析.4.3 解决措施及效果4.4 功能的测试方法、步骤,记录的数据第五章 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.5.2 总结设计的收获与体会.附图(电路总图及各个模块详图).参考文献第一部分 汽车尾灯设计电路第一章 设计背景与要求设计背景:在汽车运行过程中,驾车司机通过尾灯通知后继车辆本人的运行意图,对于维持正常的交通秩序,保障安全具有极其重要的意义。汽车尾灯控制
3、是典型的数字逻辑电路,本节通过该电路的设计了解其工作原理,并掌握简单的数字电路设计实现方法。设计要求:用6个发光二级管模拟汽车尾部左、右两侧3个尾灯,并用开关模拟左转、右转、刹车、倒车和检查控制。并且符合如下要求:当汽车处于左转或右转状态时,左侧或右侧的3个汽车尾灯按照左循环或有循环的顺序以1Hz的频率依次轮流点亮。当刹车键按下时,汽车所有尾灯同时长亮。当倒车键按下时,汽车所有尾灯以1Hz的频率闪烁,同时蜂鸣器以0.5s响、0.5s停的方式鸣响。4个按键优先级别最高的是倒车。若转弯键和刹车键同时按下,转弯侧的灯轮流循环亮,另一侧的灯长亮;若左、右转按键同时按下,做刹车处理。第二章 系统概述2.
4、1设计思想与方案选择设计思想:分析设计要求可知,电路主要根据3个按键对两组6个发光二级管进行控制。发光二级管的点亮模式有3种:循环轮流点亮、闪烁、长亮。发光二级管循环轮流点亮可以采用移位寄存器产生的序列脉冲信号或数据分配器依序分配的脉冲信号控制,闪烁点亮和蜂鸣器鸣响可以采用一定频率的脉冲信号控制。考虑到移位寄存器初始状态预置和状态切换控制不便,拟采用计数器控制译码器实现电路。左、右两组尾灯的控制模式对称,所以采用相同的控制电路。每组尾灯有3路输出,采用三进制计数器控制24线译码器74139m或74139o实现,前者使能控制为高电平有效,后者使能控制为低电平有效。当使能无效时,74139的4个输
5、出都为高电平;当使能有效时依据译码输入B、A的码值i输出Yi为低电平。74139o的逻辑功能表如下:由表可知,采用74139的输出Y0Y2反相后控制3个尾灯,当使能G有效时,可由计数器控制译码输入B、A按“00”、“01”、“10”状态变化,则3个尾灯轮流依次点亮。当使能无效时,译码器输出全为高电平,可采用逻辑门由刹车键控制发光二级管全亮或由倒车键选通脉冲信号控制发光二级管闪烁。采用20Hz至20KHz的音频脉冲信号控制蜂鸣器,可以使蜂鸣器鸣响,信号频率越高,音调越高。本设计要求在倒车时,蜂鸣器以0.5s的间隔鸣响,可以在刹车键按下时,用过逻辑门控制产生的脉冲信号波形驱动蜂鸣器。设计方案:参考
6、设计方案原理图如下:2.2 各功能块的组成如上述参考设计方案原理图所示,各功能块的组成为:OSC输入10MHz脉冲信号;采用div8十分频电路(详解见后叙);计数器采用三进制计数器,由7490二-五-十进制加计数器和若干逻辑门组成;译码器采用2个74139m分别控制左、右电路;逻辑控制电路有若干逻辑门组成。2.3 工作原理LP-2000开发装置面板上的1MHZ的石英晶体振荡器经过分频器产生1KHZ和1HZ的信号,其中1HZ信号经过计数器产生00,01,10三种状态,分别控制译码器的两个输入端,实现灯的循环点亮,在逻辑控制电路中,实现了灯的长亮和闪烁两种状态,此外,每个灯由三个电路信号控制,则使
7、用一个三输入或门控制。对于蜂鸣器比较简单,只要1KHZ与1HZ信号经过与门控制就可以按一定的逻辑输入蜂鸣器了。控制电路状态表如下:对应的状态真值表如下:由真值表可得出: 左转+长亮=ACD+ABD 右转+长亮=BCC+ABD 左循环亮=A B D 右循环亮=ABD根据以上状态表、真值表及逻辑表达式利用逻辑功能器件74139m、7490以及若干逻辑门设计汽车尾灯控制电路。第三章 单元电路设计与分析分频器分频器用7490芯片实现。7490是二-五-十进制加计数器,片上有一个二进制计数器和一个五进制计数器。其中,QA为二进制计数器的输出;QBQD为五进制计数器的输出,位序从高到低依次为D、C、B。C
8、LKA和CLKB分别是两个计数器的脉冲输入端,下降沿触发有效。CLRA和CLRB是两个计数器的复位清零端,同为高电平有效;SET9A和SET9B分别是两计数器的置9控制端,当同为高电平时,QD、QC、QB、QA被预置为“1001”。如果计数脉冲CP控制五进制计数器的时钟CLKB,并以五进制计数器的最高为输出端QD控制二进制计数器的时钟CLKA,即构成5421BCD码是进制计数器。输出码从高位到低位顺序为QA、QD、QC、QB。在每个计数脉冲的下降沿五进制计数器加1;每个QD的下降沿QA翻转。每10个计数脉冲周期计数器输出状态循环一周,分频信号QA的占空比为50%。十分频电路图如下:其波形如下图
9、:若用7个7490实现10MHZ-1HZ共八个10倍分频,即可得到1KHZ和1HZ的信号。其电路图如下图所示:将上述电路打包即可得到如下div8分频器模块符号:计数器和译码器控制电路:(1)采用7490进行三进制计数电路设计,用异步清零法使其变为三进制计数器。QB,QC输出为:00,01,10;复位信号为11的输出,译码器采用74139m,计数器的输出控制译码器的两个输入,具体电路图如下:(其中上面的译码器的使能端由控制左循环的逻辑信号控制,下面的译码器的使能端由控制循环的逻辑控制。但因为74139M是高电平有效,所以必须记住要取反。)(2)左边长亮电路,右边长亮电路;左边循环点亮电路,右边循
10、环点亮电路如下图,电路采用逻辑门控制实现。A,B,C,D分别接对应的引脚。左边循环点亮电路,右边循环点亮电路的输出分别接两个对应的译码器使能端,左边长亮电路,右边长亮电路的输出分别接对应的左右3个灯。(3)0.5秒间断闪烁和蜂鸣器电路设计。因为1HZ的脉冲信号不能是蜂鸣器正常的工作,所以有1KHZ和1HZ信号经过与门输出控制蜂鸣器就能实现0.5秒的时间间隔响。如图所示:第四章 电路的组够与调试遇到的主要问题:(1)电路连接好后分析与综合没通过,经检查电路,发现有一个与门的一个端口还没有连接好,还有一处地方线路交杂到了一起。(2)三个灯循环亮时只有两个的循环。开始以为是逻辑关系出了问题,可是仔细
11、检查了几遍发现没有错误。后来发现是自己忽略了7490是异步置位的,原来自己把QB,QC=01作为复位信号了。后来我把QB,QC=11做为复位信号后问题就解决了。(3)当按下左转或右转键时,三个灯不按照顺序依次循环,而是跳隔着亮。刚开始还以为是电路的问题,后来发现是引脚编的不合理。经过重新编排引脚,然后分析与综合后下载到实验装置上,三个灯就依次循环亮了。应注意的问题:(1)由于电路十分复杂,在连接电路过程中一定要耐心、细心,把每一个元器件都按照预先设定的方式连接好,还要注意每根线之间避免杂乱交接在一起。(2)发光二级管阴极连接在一起,由FPGA的端口DICE_COM控制,设计时需要在该片内将该端
12、口接高电平Vcc。实验总图:第五章 实验总结收获与体会:本次设计是通过查阅多本参考书籍,并综合运用上学期数字电路所学的知识,通过画真值表,卡诺图化简得出了控制电路的逻辑表达式,进而设计出了各模块的电路图以及最后的电路总图。再通过Quartus II软件进行分析与综合、仿真实现的汽车尾灯的模拟实验。总的来说,这次实验还是比较成功的。此次试验给了我一个将课堂以及书本上学到的知识运用到实践的机会,并且在此过程中自己也学到了不少东西,比如细心与耐心,再比如对所学知识的更深一步的理解与体会,是我对知识掌握得更加牢固了。意见和建议:本实验基本实现了汽车在运行时候尾灯点亮方式的各种情况。但美中不足的是:每一
13、个开关都应该有一个消除机械振动的装置,可以用基本SR触发器来实现。只是由于电路本身就已经很复杂,为了简化电路,就只能将此不影响实验的最终结果的缺陷忽略掉了。参考文献:基于FPGA的数字电路系统设计,崔葛瑾 主编,西安电子科技大学出版社;数字电路及系统设计,赵曙光、刘玉英、崔葛瑾 编著,高等教育出版社;第二部分 LCD显示控制电路第一章 设计背景与要求()设计背景:液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display)是一种低功耗的显示器件,目前在各个领域有着广泛的应用。LCD在外加电场作用下液晶分子排列状态发生变化,使通过显示器的光线被调制,呈现明、暗不同的显示效果,LCD驱动电路的
14、功能就是根据显示要求建立起外加电场。本实验简单介绍LCD驱动模块的功能,并以一个应用实例来说明点阵字符型LCD显示控制接口电路的设计和实现。()设计要求:显示字符在LCD屏上循环移动;显示内容移出后,新的显示字符随即移入显示。LP-2900开发装置上SW1SW8的8个按键分别控制一句显示字符。并且要求按键按下后字符不闪动、不循环移动;按键按上来是LCD显示屏自动清屏。在不需要任何按键控制的情况下,电路下载到LP-2900装置上后,LCD屏自动循环显示8句话。()硬件环境LCD与驱动控制芯片组构成LCM模组。外围接口电路只需按时操作时序向LCD驱动模块发送控制命令或显示码。FPGA开发装置LP-
15、2900采用了以HD44780实现驱动控制的LCM。由于LP-2900开发装置中的HD44780的数据线、读写控制与模/数转换器ADC0804的输出数据线、读控制由相同的FPGA端口控制,设计时必须控制ADC0804的片选使能的FPGA端口CS1内接Vcc,使模/数转换器输出为高阻状态。否则,模/数转换器的数据输出将干扰FPGA对HD44780的控制,使LCD不能正常显示。LP-2900开发装置FPGA与HD44780的接口如下图所示:第二章 系统概述2.1设计思想与方案选择设计思想:系统设计可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
16、址由一个可同步预置的、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,产生HD44780操作所需的控制信号,实现字符显示和刷新。微指令的读取周期可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。方案选择:由于硬件环境为FPGA开发装置LP-2900,LCD与驱动芯片组构成LCM模组,而且LP-2900采用了以HD44780实现驱动控制的LCM,故设计参考方案图如下图所示。其中分频选择模块可用分频器实现,计数模块可以用计数器实现,ROM模块可以用库参数存
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