3 頂層電路的設計

　　將上述6 個模塊生成符號，供頂層電路調用。這些模塊分別是：遞減鋸齒波信號產生模塊signall、遞增鋸齒波信號產生模塊signal2、三角波信號產生模塊signal3、階梯波信號產生模塊signal4、方波信號產生模塊signal5 和數據選擇器mux51。頂層電路的連接如圖5 所示。

　　圖5 信號發生器頂層電路

　　4 D/A 轉換器的連接

　　選擇一個D/A 轉換器，將數據選擇器的輸出與D/A 轉換器的輸入端連接。D/A 轉換器的可選范圍很寬，這里以常用的DAC0832 為例。DAC0832 的連接電路如圖6 所示。

　　圖6 DAC0832 的連接電路

　　5 實現與測試

　　信號發生器頂層電路的仿真波形如圖7 所示，這里只就輸入選擇信號等于5 時的情況進行仿真，此時輸出波形是方波，輸出的數字信號為周期性的全0 或全1。

　　圖7 信號發生器頂層電路的仿真波形

　　信號發生器的底層電路模塊也可以分別進行仿真，例如對階梯波信號產生模塊signal4 進行仿真，仿真波形如圖8 所示，輸出的數字信號為階梯狀變化。

　　圖8 階梯波信號產生模塊signal4 的仿真波形

　　6 結束語

　　硬件電路設計主要是設計相關模塊的設計思想的可視化，是相關模塊的電路圖的匯總和其相關仿真波形的集錦，該部分條理清晰，思路明確，從中我們可以清晰地看到該設計方案的具體模塊和整個設計的原理結構實圖；程序設計這一部分主要闡述該設計的設計方法與設計思想，進一步從軟件設計上揭示設計構思，主要包含了整個設計所用到的模塊的硬件描述語言的設計， 本文設計思路清晰，通過QuartusII 軟件進行波形仿真成功，特別是正弦信號發生器的LPM 定制對于編程不是特別強的人員提供另一種途徑來實現，加深理解EDA 的層次設計思想，很好的把握住了教學的改革方向，更好的鍛煉了學生理論聯系實踐的能力。

　　三、基于FPGA及VHDL的LED點陣漢字滾動顯示設計方案

　　漢字滾動顯示器的傳統設計方法是用單片機來控制的，雖然單片機方案具有價格低廉，程序編程靈活等特點，但由于單片機硬件資源的限制，未來對設計的變更和升級，總是要付出較多研發經費和較長投放市場周期的代價，甚至有可能需要重新設計。況且，在以顯示為主的系統中，單片機的運算和控制等主要功能的利用率很低，單片機的優勢得不到發揮，相當于很大的資源浪費。

　　采用EDA技術的自頂向下的模塊化設計方法，借助相關開發軟件，例如QualtusⅡ軟件，將硬件描述語言——VHDL程序固化于具有豐富I/O口、內部邏輯和連線資源的FPGA（現場可編程門陣列）中。該技術具有系統設計效率高、集成度好、保密性強、易于修改、易于實現等優點，成為當今數字系統設計主流技術。此方式所制作的LED點陣控制器，由于是純硬件行為，具有速度快、可靠性高、抗干擾能力強、開發周期短等顯著優點。

　　1 EDA點陣顯示漢字原理

　　以8×8的LED點陣為例，8×8的LED點陣是由64個發光二極管按矩陣形式排列而成，每一行上的發光管有一個公共的陽極（或陰極），每一列上的發光管有一個公共的陰極（或陽極），一般按動態掃描方式顯示漢字或圖形。掃描分為點掃描、行掃描和列掃描三種方式。行掃描需要按行抽取字型碼，列掃描則需要按列抽取字型碼。為滿足視覺暫留要求，若使用點掃描方式，其掃描頻率必須大于16×64=1 024Hz，周期小于1ms。若使用行或列掃描，則頻率必須大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms。由于所用實驗板上提供有1 kHz的時鐘，本例設計中利用該時鐘進行掃描，使每行掃描時間為1 ms，實驗結果顯示亮度合適。現以行掃描為例簡單說明動態掃描顯示的原理。圖1給出漢字“熱”在點陣為列共陽時的行字模。工作時先將要掃描行的點陣字模從各列上輸出，再讓譯碼器選中（掃描）該行，使本行得以顯示，接著再送下一行數據，再使下一行有效，直到8行全被掃描一遍。至此，一幅完整的文字信息就顯現出來，然后再反復掃描這8行直至顯示新的信息。以下設計采用行掃描方式實現滾動顯示。

　　2 硬件原理圖

　　整個電路由五大部分組成：時鐘計數模塊GEL_CLK，存儲漢字字模的ROM模塊ROMZI，數據分配器模塊MUX，移位模塊YW及顯示模塊XIANSH-I。時鐘計數模塊用于產生整個電路所需要的時鐘及其對時鐘的計數值，例如：移位時鐘CLK YW，移位計數器CNT YW，字計數器CNT WORD，顯示掃描計數器CNT SM。ROMZI模塊是由QualtusⅡ中的LPM 1PORT ROM定制成，用來存儲8個待顯示的漢字。MUX模塊用于在掃描時鐘及掃描計數器的作用下，從ROM中讀出一個漢字的8個行字模信息，送給移位模塊YW，YW模塊在移位時鐘及移位計數器作用下，根據SELECT信號選擇對讀出的字模信息，進行相應的移位（左移、右移、上移、下移）后，最后送顯示模塊DISP驅動LED點陣顯示漢字。原理圖如圖2所示。