摘 要本课题主要利用FPGA技术，实现了对LCD屏显示控制器的设计以及仿真验证。在硬件方面，选用Xilinx公司Spartan-6系列XC6SLX45-CSG324 FPGA芯片作为系统控制器；在软件方面，利用ISE软件编写LCD测试程序以及UCF文件，结合ModelSim SE 软件进行仿真验证，最终在LCD液晶显示器上显示测试图像，并通过按开发板上的按键KEY1来切换LCD的显示图像。经过实验验证，本设计是实现液晶显示的一种有效方法。
目 录
第一章 引言 1
1.1研究背景及其发展现状 1
1.2论文主要内容 1
第二章 FPGA技术与LCD显示原理 3
2.1 FPGA简介 3
2.1.1 FPGA的特点 3
2.1.2 FPGA的结构 3
2.1.3 FPGA的设计法则 4
2.1.4 Verilog HDL简介 4
2.2 LCD简介 5
2.2.1 LCD技术参数 5
2.2.2 LCD的特点和优势 6
2.2.3 LCD的工作原理 6
第三章 基于FPGA的LCD屏显示控制器硬件方案 8
3.1 FPGA芯片 8
3.2 LCD显示模块 8
第四章 LCD屏显示控制系统设计与仿真 12
4.1系统概述 12
4.2 程序设计 12
4.3 仿真与验证 12
4.3.1 功能仿真 12
4.3.2 结果分析 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 引言
1.1研究背景及其发展现状
近些年来，液晶显示控制技术得到了广泛的应用。液晶显示器，普遍应用于电视、计算机等电子设备中，对于绝大多数用户来说，已经不算是新鲜的名词了。
自从19世纪末，奥地利植物学家在一次偶然机会发现液晶材料后，引起了科研界的广泛关注，不少科研人员将精力投入其中，致力于该类材料的研究与应用，随着时间的推移，他们发现了各种LCD的驱动方式，将液 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: @351916072@ 
晶材料研究的更为透彻。到20世纪80年代，日本的一些公司先后成功开发了液晶电视，并向全世界展现了他们的科研成果，此刻LCD产品才正式进入大众眼帘，登上历史舞台。
液晶显示器，简称 LCD，它目前活跃于市场，并受到广大消费者的青睐，LCD的透光度由液晶控制从而实现显示的一种显示器，由一定数量带有颜色的像素组成，放置于光源或者反射面前方。与以往的显示器相比有很多优点，如体积小、供电低、功耗低、电磁辐射低、使用寿命长以及结构简单等，因此备受广大消费者青睐，已经渗透于身边的各行各业，尤其是一些依赖电池供电的电子设备。根据LCD显示屏的类型，可以分为以下多种：薄膜晶体管（TFT）、超扭转向列型（STN）以及扭转向列型（TN）。起初商业化的液晶显示器多使用扭转向列型和超扭转向列型，然而当产品尺寸增大，需求像素增加时，驱动就会及其困难。随着时代进步与发展，TFT型的液晶显示器逐步取代STN/TN型LCD的地位，通过薄膜晶体管技术改善图形图像品质，应用于现代电子设备领域，而且在此类产品中占据很大比重。液晶是一种几近纯透明的物质，由于它的物理和化学性质使得它能够作为显示设备。其次因为液晶内部分子特殊的结构，成就了液晶显示的光学性质，内部分子排列位置的改变造就光线的改变，从而发展了液晶显示设备。
如今很多用户追求清晰的显示效果和灵敏的反应速度，这也变相的增加了LCD的工作量，大部分的LCD控制显示都是静态的，只具有显示功能而无交互实时显示，其控制器大多为单片机，控制程序都是顺序执行的，无法实现系统中多任务的同时执行。为满足各行各业的需求，需要引进更先进，更优良的技术。FPGA是一种现场可编程的门阵列器件，相比于传统的可编程器件，有着很大的差异性。传统的可编程器件门电路数目有限，所以功能往往不全面，有着很大的局限性。而FPGA在这些方面不受约束，FPGA是旧产品不断演变更迭的产物，具有更好的实用性。
1.2论文主要内容
本论文主要采用FPGA技术结合Verilog硬件描述语言，设计LCD屏显示控制器，实现对LCD屏的显示控制。利用ISE软件编写LCD测试程序，并结合ModelSim SE 软件进行仿真测试，最终在LCD液晶显示器上显示测试图像，通过按开发板上的按键KEY1来切换LCD的显示图像。主要研究内容如下：
第一章，介绍了LCD的研究背景以及发展现状。
第二章，简述了FPGA与LCD的功能、特点与优势。
第三章，对LCD控制器的整体进行设计，选择芯片，给出LCD控制器的框架。
第四章，对LCD控制器进行仿真，利用ModelSim SE仿真软件验证，通过按开发板按键KEY1切换LCD显示图像。
第二章 FPGA技术与LCD显示原理
2.1 FPGA简介
FPGA，即现场可编程门阵列，是在传统的可编程器件的基础上，经过日新月异的发展演变，淘汰旧的、不便的地方，保留优势而存在的。FPGA与之前的这些可编程器件有着很大的不同点，以前的可编程器件局限于门电路的数目上，往往因为门电路的数目不足而不能满足需求，因此功能不能完全发挥而受到限制。FPGA不仅解决了可编程器件门电路数目上的局限性，还克服了定制电路的不足。相比之下，FPGA拥有更好的实用性。
FPGA采用逻辑单元阵列LCA的概念，内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统可编程器件相比，FPGA的不同点在于它的结构。FPGA利用小型查找表(16*1RAM)实现组合逻辑,将每个查找表连接一个D触发器的输入端，通过D触发器来驱动其他逻辑电路或I/O口，构成时序逻辑功能和组合逻辑功能这两种功能都能实现的模块，并将这些模块连接起来。FPGA最终的逻辑功能是由存储器中的值决定的，使得FPGA能无限次编程。
2.1.1 FPGA的特点

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