FPGA控制的LED点阵汉字滚动显示器设计与实现

"基于FPGA控制的LED点阵汉字滚动显示器的设计 (2013年)" 本文主要探讨了基于VHDL语言和FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术的LED点阵汉字滚动显示器的设计方法。在16×16 LED点阵模块的工作原理基础上，作者深入研究了如何构建一个能够实现汉字滚动显示的硬件系统。 首先，16×16 LED点阵是构成这种显示器的基本单元，它由16行和16列的LED灯组成，通过不同的点亮组合可以形成各种图形和文字。每个LED灯由驱动电路控制，以实现亮灭状态的改变。点阵模块通过串行或并行接口接收数据，并根据接收到的信息来决定哪些LED灯应该被点亮，从而显示出预设的图像或文字。 接着，FPGA作为核心控制器，利用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）进行编程，能实现复杂的逻辑功能。VHDL是一种硬件描述语言，用于定义电路的行为和结构，使得设计师可以以一种抽象的方式描述数字系统的逻辑。在这个设计中，VHDL代码实现了汉字的编码、解码以及滚动显示的逻辑控制。 设计中，FPGA控制LED点阵的显示过程包括以下几个关键步骤： 1. 汉字编码：将汉字转换为适合LED点阵显示的二进制编码，通常是通过查找汉字点阵库完成。 2. 数据加载：将编码后的汉字数据加载到FPGA的存储器中，准备显示。 3. 显示控制：FPGA按照预定的滚动方向和速度，逐行或者逐列地切换LED点阵的状态，形成滚动效果。 4. 动态刷新：为了提高显示的连续性，FPGA需要快速地更新点阵数据，使得观众无法察觉到图像的切换。 在Quartus Ⅱ软件环境下，整个系统进行了软件仿真，这是FPGA设计中常用的一种验证方法，通过模拟实际运行情况，检查设计的功能是否正确。实验仿真结果验证了设计的有效性，之后进行了硬件测试，进一步确认了设计满足实际应用的需求。 此外，该设计的应用价值在于其灵活性和通用性。由于FPGA的可编程特性，这种显示器可以适应不同的显示需求，不仅可以显示汉字，还可以显示字母、数字和其他图形。在公共信息发布的场景中，如医院、银行、体育馆等，LED点阵汉字滚动显示器提供了一种高效且经济的信息传播方式。 关键词：LED点阵，FPGA，汉字滚动显示，VHDL，仿真。 这篇论文属于自然科学领域，特别关注的是电子设计自动化技术在实际应用中的创新。通过FPGA和VHDL的结合，该设计展示了现代电子技术在解决信息显示问题上的强大能力。同时，这也反映了当时四川省杰出青年基金项目和人工智能四川省重点实验室项目在推动科技创新方面的重要角色。