发布时间 : 星期二 文章基于FPGA实现数据LCD显示 - 图文更新完毕开始阅读
桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸
号电流经过电磁线圈，从而使电磁线圈产生了磁场，在电磁线圈与磁铁的相互作用之下，振动膜片进行周期性地振动发声。多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共鸣箱以及外壳等组成压电式蜂鸣器。晶体管或集成电路构成多谐振荡器，当电源接通之后（在1.5~15V直流工作电压之间），多谐振荡器开始起振,输出了在1.5KHZ和2.5kHZ之间的音频信号，进而阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发出声音。
本次课题主要用到的是电磁式蜂鸣器：
蜂鸣器发声的原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器。蜂鸣器的正极接到VCC（＋5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由FPGA的PIN_64引脚控制，当PIN_64输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当PIN_64输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制PIN_64脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机PIN_64引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变PIN_64输出电平的高低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过编程实验来验证。
3.6 按键控制模块的设计
图3-6 独立键盘图
以上的独立的按键是预留出来的，为以后增加功能设计预留的，比如说闹钟功能，报警功能等等。其中也可以用来控制调节LCD液晶显示器上的时间调节，与复位模块的复位键是分开的。
复位电路部分：
图3-6.1 复位电路图
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复位电路如图3-6.1所示，其作用就是利用它把电路恢复到起始状态。在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。。无论用户使用哪种类型的控制器,总要涉及到复位电路的设计。而复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是复位电路设计不可靠引起的。
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4 系统软件详细设计
4.1 本课题系统设计的要求
根据该毕设的系统设计要求，我们使用的是VERILOG HDL语言，利用Altera所提供的FPGA/CPLD开发集成环境（QuartusⅡ）来调试和开发。要求是能够方便地采用所开发的LCD控制模块来实现显示功能，在LCD屏幕上的任意位置显示任意的中文以及英文字符，同时可以根据输入的动态数据进行动态输出，另外还可以显示此时此刻的时间和当前环境的实时温度。 4.2 系统设计总体框图
图4-2 系统设计总体框图
寄存器复位 显示开关的控制 功能设置 清屏 起始RAM地址设置 换行等控制 写数据状态 中文字符 英文字符 时钟信号 温度信号 初始化 显示控制 写入数据 系统设计总体框图如图4-2所示，当系统上电之后，FPGA首先会对系统进行了初始化操作，而且在初始化操作中最重要的一点是寄存器的复位、显示开关的控制、功能设置还有对显示屏幕进行清屏处理。然后再通过显示控制这一模块对LCD进行了显示控制。显示控制模块主要是负责在LCD上显示出多行字符时进行换行等操作，用户指定数据能够在屏幕的指定显示的位置时设置该位置所对应的RAM值，还有对LCD显示区域相对应的RAM进行写入的操作。其中的数据分别来自中英文字符模块，时钟模块和环境温度模块。对于此模块的设计中，主体结构是用状态机来实现的。 4.3 LCD工作方式
对12864的具体结构有了比较深入的了解，12864分左右两屏，像素点为128*64个像素点，行有128个像素点，列有64个像素点，行又设置为8页，在12864默认状态下中文字体都是16*16的大小，每个页包含8个像素行，所以要显示一个中文就需要2页；初始行的设定可以使得你要显示的字出现在任意你想要的位置。对液晶显示器的编程就是向DDRAM中写数据。在写DDRAM之前，需要先清除RAM，且左屏和右屏要分别进行清除。方法就是向RAM的所有单元写入0值。12864写驱动程序的时候需要写七个
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指令分别是：“检忙”，“写指令”，“写数据”，“写显示开关”，“写页”，“写列”，“写初始行”。
图4-3.1 向LCD写显示数据的流程图
图4-3.2 液晶显示器的编程流程
Y 结束 页地址已设置8次 已显示64列 N Y 页地址加1 写入LCD右屏数据 写入LCD左屏数据 LCD工作忙 N 显示RAM 设置列地址 设置页地址 系统初始化 将起始页地址存入BL 开始 Y 清左屏RAM 清右屏RAM N 左右展开显示 向LCD写显示数据的流程如上图4-3.1所示，首先将起始页地址存入BL中去，然后进行页地址列地址的设置。设置后开始判断LCD的工作状态，如果处于空闲状态，继续往下执行显示数据，如果LCD处于忙碌状态的话，返回列地址的设置。继而，判断LXD是否显示64列，如果已经显示了64列，页地址就进行加1，如果不是，回到列地址的设置。进而判断页地址是否设置了8次，如果显示了8次，就结束，如果不是返回页地址的设置。详细步骤如下：
（1）将起始页存入BL中 （2）设置页地址
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