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FPGA实验指导及记录
实验三基于FPGA的数码管动态扫描电路设计
.实验目的:
()掌握FPGA工作的基本原理、FPGA硬件平台的使用;
()熟悉段数码管显示译码电路的设计。
()掌握数码管动态扫描显示原理及动态扫描电路的设计。
.实验任务:利用FPGA硬件平台上的位数码管动态显示计数器输出数据。
.电路设计
()顶层电路
由分频模块fre_div,计数器模块counter,译码显示模块diaplay构成。分频模块fre_div将
可将实验平台晶体振荡器提供的MHz时钟信号分频,输出Hz,KHz及Hz三种信号备用,
conter模块实现模计数功能,display模块为数码管动态显示模块,实现计数数字在位数
码管上的动态显示。
()分频器模块fre_div
该模块已经设计完成,存放在F盘文件夹里,使用时请自行拷贝至当前工程文件夹,并按
设计需要选择合适的输出。
()计数器模块counter
该计数器模块实现模计数。此处同学们应掌握数据总线的画法。
cheng
cheng
()译码显示模块display
该模块由counter模块,dig_select模块,seg_select模块以及decoder模块构成,请同学们自行完
成该模块总体设计,当display模块的输入信号scanclk频率为KHz时,数码管扫描周期为ms,
每次扫描每位数码管显示时长ms。各子模块设计思路如下。
a)counter模块
该模块需使用设计一个模的计数器。请在空白处做预设计,画出电路图。
b)dig_select模块
该模块用于选择位数码管中的某一位显示相应字形。为-译码器,功能表见附录。
cheng
cheng
c)decoder模块
可将位BCD码译为七段码,驱动数码管以十进制数形式显示数字。为共阴极数码
管译码器,功能表见附录。
d)seg_select模块
该模块功能是从组bit信号中选择一组作输出。(注意自行添加输入输出端)
cheng
cheng
上图中seclectbit模块可使用设计,其功能为从位输入数据中选择位输出。请大家在下
面空白处完成预设计。
.引脚配置(列出输入输出引脚号)
引脚名引脚号引脚名引脚号
输入节点
输出节点
.实验结果(实验结果,如:波形结果、硬件平台结果;实验过程中的重点、难点、遇到的问题
及解决方法等)
cheng
cheng
.附录:(附录部分不用随实验报告上交)
()数码管原理。
LED数码管也称为半导体数码管,是目前数字电路中最常用的显示器件之一,它以发光二极管作为笔段,分
为共阴和共阳两种,其差别在于共阴数码管的八段发光二极管的阴极都连在一起,而阳极对应各段分别控制;共
阳数码管则是八段发光二极管的阳极连在一起,阴极各段可分别控制,具体见下图。
-
gf+ab
aa
bb
a
cc
fb
gdd
eee
c
ff
d
dpgg
dpdp
ed+cdp
comcom
(a)引脚图-(b)共阴极(c)共阳极
段数码管引脚图
引脚图中的脚和脚是公共端com,连在一起,段数码管加上一个小数点共计段,因此对数码管进行
编码正好是一个字节(位二进制)。以共阴数码管为例,公共端接GND,其余各段高电平点亮,则数码编码见表。
显示dpgfedcba
A
B
C
D
E
F
数码管有两种显示方式:
➢静态显示
每个数码管的个段选信号(a~g、dp)都必须接一个位数据线来保持显示的字形。当送入一次字型码后,
显示可一直保持,直到送入新的字形码为止。优点是占用CPU时间少,便于控制显示。缺点是占用I/O口资源太
多,如有个数码管,就需要×=个I/O口。
➢动态显示
将所有数码管的个显示笔划的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位
cheng
cheng
选通由各自独立的I/O线控制。如有个数码管,则一共需要个I/O口(个段选、个位选),见图--,
其中k~k是位选信号。当输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是哪个数码管会显示出
字形,取决于对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开(以共阴数目管为
例,低电平选中相应数码管),该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管
的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字型
码,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,利用发光二极管的余辉和人眼视觉暂留作
用,使人感觉各位数码管同时在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些,但是能够节省大量的I/O端口,而
且功耗更低。
a
g
dp
kkkkkkkk
位数码动态扫描显示电路
()译码器
功能表
输入输出
序号
LTRBIDCBABI/RBOQaQbQcQdQeQfQg字形
□
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X匕
X灭
XXXXXXX灭
脉冲X灭
灯测试XXXXX日
cheng
cheng
()-译码器
功能表
cheng