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1、论文题目 基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现姓 名 学 院 东北大学东软信息学院专 业 电子信息工程(集成电路设计与系统方向)指导教师 备 注2011 年 5月4日基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现作者姓名： 指导教师： 单位名称： 嵌入式系统工程系专业名称： 电子信息工程（集成电路设计与系统方向）东北大学东软信息学院2011年5月Design and Implementation of LCD Drive Display Circuit based on FPGAby Xue WenpingSupervisor: Lecturer Tian Yong Northeaste
2、rn University Neusoft Institute of InformationMay 2011毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现设计（论文）的基本内容： 本课题主要研究了利用FPGA来驱动字符型液晶显示器模块。课题关键是对驱动芯片的各个引脚和时序进行控制。本系统开发环境为Windows XP，开发语言为Verilog HDL。设计的目的是为了在LCD液晶显示器上显示任意大小写英文字符和阿拉伯数字，能根据输入数据的变化同步变化LCD上显示的内容所有功能全部用硬件描述语言编程实现下载到Xilinx公司的开发板上进行调整。完全可以取
3、代传统的利用单片机来驱动液晶显示，且比之有更好的抗干扰性，更高的可靠性。毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第 1 周指导教师签字：2010年11月30日基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现摘要本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD驱动电路的设计和实现，兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。控制器部分采用Verilog语言编写，主体程序采用了状态机作为主要控制方式。最后实现使用FPGA在LCD上显示任意的英文字符和阿拉伯数字，另外要能根据输入数据的变化同步变化LCD上显示的内容。同时要能将储存模块中的数据正常地显示在LC
4、D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，增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。本文中对FPGA，LCD，ModelSim，等进行了简单的介绍，对其功能进行了简单的描述，并了解了LCD液晶显示器的发展历史，日常应用以及相对比于其他种类显示器的优缺点，并对基于FPGA的LCD液晶显示器驱动电路未来的发展趋势进行了展望。关键词：FPGA，LCD，状态机，VerilogDesign and Implementation of LC
5、D Drive Display Circuit based on FPGAAbstractIn this project, the main object is to design a LCD controller based on FPGA, and at the same time emphasize on the convenience for the later application and migration.The program of the controller is written by Verilog language, and the main body of the
6、program used state machine as the primary control method. displayed picture which was put earlier. In this project, I finally realized the following function. The first one is to display any English and figureon character any position of the display screen. The second one is the display information
7、will instantaneously update as the input data changes. The research of this project will contribute to the developing process of those products which use FPGAs, especially those products also use LCD. And at the same time, it can reduce dramatically on the developing time. In addition, for the conve
8、nience of this controller, more and more FPGA based products will come out with LCD screen. This change will enhance the interaction between human and the machine, and bring innovation to the industry and our lives.In this project, FPGA, LCD, ModelSim, Xilinx ISE8.2 I hardware design tools simply in
9、troduces its functions were a simple description, and understanding the LCD monitor the development history, and relative everyday applications than in other types of monitor based on FPGA advantages and disadvantages, and the LCD monitor driver circuit future development trends are discussed. Key w
10、ords:, FPGA, LCD, State Machine, Verilog目录任务书I摘要IIABSTRACTIII第1章绪论11.1选题背景11.2 LCD液晶显示器的发展现状11.3选题目的3第2章关键技术介绍42.1FPGA简介42. 2LCD简介42.2.1LCD的简介42.2.2TC 1602液晶模块简介52.3 系统软件图6第3章系统分析73.1FPGA的设计方法73.2Verilog HDL和VHDL的异同73.3TC1602液晶模块的工作方式83.4系统开发环境113.5系统任务的可行性分析12第4章系统设计134.1系统概述134.2系统的功能结构设计134.2.1接口
11、电路设计134.2.2液晶模块的内部显示地址134.3流程图和状态机的设计144.3.1 FPGA 向液晶显示屏控制芯片发送指令的流程图144.3.2 状态机15第5章系统实现175.1系统硬件开发环境介绍175.2系统的实现175.2.1电路图175.2.2系统主程序代码节选19第6章系统测试236.1系统测试236.1.1仿真波形236.2 对TC1602液晶显示器进行FPGA验证23第7章结论24参考文献25致谢27第1章绪论选题背景本课题主要任务是设计基于FPGA的LCD驱动显示电路的设计与实现。兼顾好程序的易用性，以方便之后模块的移植和应用。最后在FPGA上的任意位置显示任意的英文和
12、数字，另外要能根据输入数据的变化使LCD液晶显示器上显示的内容产生变化。本课题的研究有助于采用FPGA的系列产品的开发，特别是需要用到基于FPGA的LCD产品的开发。同时可以大大缩短FPGA的开发时间。增加人机之间的交互性，为行业和我们的生活带来新的变化。FPGA是FieldProgrammable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在GAL、CPLD、PAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了原有可编程器件门电路数有限的缺点，又克服了定制电路的不足。我们平时所说的LCD，它的英文全称为LiquidCr
13、ystalDisplay，直译成中文就是液态晶体显示器，简称为液晶显示器。液晶是一种几乎完全透明的物质。它的分子排列决定了光线穿透液晶的路径。到20世纪60年代，有人发现给液晶充电会改变它的分子排列，造成光线的扭曲或折射，这个发现引发了人们发明液晶显示设备的念头。1.2 LCD液晶显示器的发展现状早期的时候，技术还不成熟，LCD液晶显示器主要被应用于电子表、计算器等领域。世界第一台真正意义上的液晶显示设备出现在20世纪70年代初，它被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。虽然是用单色显示的方式，但它仍然被推广到了电子表、计算器等领域。和TN技术不同的是，TFT的显示采用“背透式”的照射方式
14、假想的光源路径是从下向上，而不是像TN液晶那样从上至下。 光源路径设计成从下向上的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改变成为FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会改变，可以通过使用遮光和透光的方法来达到显示的目的，响应时间提高到80ms左右。因为TFT具有比TN更高的对比度，更丰富的色彩和更快的荧屏更新频率，所以TFT俗称“真彩”。相比较于DSTN，TFT的主要特点是给每个像素都配置了一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲来直接控制，因而每个节点都显得更独立，并可以连续控制。这样的设计方法不但提高了显示屏的反应速度，而且也可以精确控制显示的灰度，这就是TFT色彩比DSTN更为逼真的原因。2001年以后LCD液晶显示器技术开始走上成熟发展之路、但仍然生存在CRT显示器阴影下(CRT直译中文为：阴极射线管，英文名称为Cathode-RayTube)。传统的CRT显示器的发展历程为从黑白到彩色和从球面到柱面再到平面直角最后直至纯平的发展。在这段非常快速前进的历程中，显示器的视觉效果在跳跃性提高，带宽、画质、分辨率、刷新和色彩率等各项指标均有非常大的提升。目前
