數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)

1、物理與電子工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報告書 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動化 班 級： 10級1班 學(xué)生姓名: 李想 學(xué) 號: 2110341106 指導(dǎo)教師： 胡林 年 月 日物理與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)： 自動化 班級： 10級2班 學(xué)生姓名李想學(xué)號2110341106課程名稱數(shù)字電路設(shè)計(jì)題目數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求1、課程設(shè)計(jì)是專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計(jì)的目的是熟悉和掌握數(shù)字顯示電路的應(yīng)用方法，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2、理解數(shù)字顯示電路的原理。3、掌握數(shù)字顯示電路的應(yīng)用范圍、核心儀器及應(yīng)用電路。4、檢索

2、閱讀與課程設(shè)計(jì)課題相關(guān)的國內(nèi)科技文獻(xiàn)，書寫并按時提交規(guī)范的課程設(shè)計(jì)。5、在調(diào)查、實(shí)驗(yàn)、論文撰寫等環(huán)節(jié)中，應(yīng)尊重事實(shí)、尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，嚴(yán)肅認(rèn)真的的完成每一個環(huán)節(jié)的相關(guān)工作。6、課程設(shè)計(jì)應(yīng)論述層次清晰，概念準(zhǔn)確，語句通順。7、獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)的撰寫工作，不得抄襲和剽竊他人成果。8、符合課程設(shè)計(jì)寫作規(guī)范，整篇文章不少于3000字。工作量2周時間，每天3學(xué)時，共計(jì)42學(xué)時進(jìn)度安排第1天：下達(dá)任務(wù)書第2-5天：搜集資料，完成課程設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)查閱、試驗(yàn)或調(diào)研工作。第6-8天：完成課程設(shè)計(jì)的初稿，并提交指導(dǎo)教師。第9-14天：完成課程設(shè)計(jì)的修改，最終定稿。主要參考資料1路勇.電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真m.北京：北京交通

3、大學(xué)出版社，2010.2孟濤.電工電子eda實(shí)踐教程m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.3高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.北京：電子工業(yè)出版社，20054候建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.北京:高等教育出版社,2007. 指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘 要采用動態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。動態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此在同一時刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，6位數(shù)碼管

4、將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣在同一時刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。 max+plus ii 是一個完全集成化的可編程邏輯環(huán)境，能滿足用戶各種各樣的設(shè)計(jì)需要。它支持altera公司不同結(jié)構(gòu)的器件，可在多平臺上運(yùn)行。max+plus ii 具有突出的靈活性和高效性，為設(shè)計(jì)者提供了多種可自由選擇的設(shè)計(jì)方法和工具。豐富的圖形界面，可隨時訪問的在線幫

5、助文檔，使用戶能夠快速輕松地掌握和使用max+plusii軟件。 max+plusii 具有的強(qiáng)大功能極大地減輕了設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)，使設(shè)計(jì)者可以快速完成所需的設(shè)計(jì)，使用該軟件，用戶從開始設(shè)計(jì)邏輯電路到完成器件下載編程一般只需要數(shù)小時時間，其中設(shè)計(jì)的編譯時間往往僅需數(shù)分鐘。用于可在一個工作日內(nèi)完成實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的多次修改，直至最終設(shè)計(jì)定型。 max+plus ii 開發(fā)系統(tǒng)眾多突出的特點(diǎn)，使它深受廣大用戶的青睞。 關(guān)鍵詞：數(shù)字顯示電路；動態(tài)掃描；段碼目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)11.1 項(xiàng)目名稱：設(shè)計(jì)數(shù)字顯示電路11.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明11.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求11.2.2進(jìn)度安排11.3項(xiàng)目總體功能模塊圖2第

6、二章 需求分析22.1問題基本描述22.2系統(tǒng)模塊分解32.3系統(tǒng)各模塊功能的基本要求3第三章 設(shè)計(jì)原理33.1 設(shè)計(jì)原理33.2 maxplusii介紹4第四章 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)54.1.1數(shù)碼管位選控制模塊流程圖54.1.2輸入輸出引腳及其功能說明54.1.3程序代碼實(shí)現(xiàn)64.2數(shù)據(jù)選擇模塊74.2.1.數(shù)據(jù)選擇模（八選一模塊）塊流程圖74.2.2輸入輸出引腳及其功能說明74.2.3程序代碼實(shí)現(xiàn)74.3七段譯碼器模塊84.3.1七段譯碼器模塊模塊流程圖84.3.2輸入輸出引腳及其功能說明84.3.3程序代碼實(shí)現(xiàn)8第五章調(diào)試并分析結(jié)果95.1輸入說明95.2預(yù)計(jì)輸出95.3測試結(jié)果記錄95.

7、4測試結(jié)果分析10第六章 結(jié)論106.1心得體會10參 考 文 獻(xiàn)11附 錄12第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 項(xiàng)目名稱：設(shè)計(jì)數(shù)字顯示電路本項(xiàng)目的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)8位數(shù)碼管輪流顯示8個數(shù)字。該電路將所學(xué)的數(shù)字電路與系統(tǒng)大部分知識和vhdl語言結(jié)合。1.2項(xiàng)目設(shè)計(jì)說明1.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和要求a、用cpld設(shè)計(jì)一個八位數(shù)碼管顯示電路；b、8位數(shù)碼管輪流顯示8個數(shù)字，選擇合適的時鐘脈沖頻率實(shí)現(xiàn)8個數(shù)碼 管同時被點(diǎn)亮的視覺效果。1.2.2進(jìn)度安排第一周至第二周每周二2課時，共10課時。具體安排為：第一周至第三周 6課時自行設(shè)計(jì)、第四周實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)收、第五周交報告并進(jìn)行答辯。1.3項(xiàng)目總體功能模塊圖第二章 需

8、求分析2.1問題基本描述基本系統(tǒng)流程圖如下2.2系統(tǒng)模塊分解動態(tài)掃描顯示電路的主要組成為：計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器、32選4數(shù)據(jù)選擇器、掃描電路組成。2.3系統(tǒng)各模塊功能的基本要求1、計(jì)數(shù)器：cn8模塊輸入信號是時鐘脈clk，每遇到一個時鐘脈沖clk上升沿時，內(nèi)部累 加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進(jìn)制數(shù)的形式輸出。要顯示8位數(shù)字，所以用3位2進(jìn)制數(shù)作為輸出。輸出信號為cout0.2。2、八選一數(shù)據(jù)選擇模塊：模塊輸入信號一個是數(shù)據(jù)選擇器的地址碼sel2.0,另一部分是數(shù)據(jù)信息a3.0f3.0.地址碼是sel2.0來自時鐘脈沖計(jì)數(shù)器cn6，由地址碼sel2.0決定輸出哪個輸入數(shù)據(jù)。輸出信號是q3.0

9、； 3、掃描顯示譯碼器：完成對7字段數(shù)碼管顯示的控制。第三章 設(shè)計(jì)原理3.1 設(shè)計(jì)原理采用動態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。動態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此在同一時刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，6位數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字

10、符的字型碼。這樣在同一時刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示?？傊鄠€數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，是將所有數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，通過選通信號分時控制各個數(shù)碼管的公共端，循環(huán)一次點(diǎn)亮多個數(shù)碼管，并利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描的頻率較大，將看不到閃爍現(xiàn)象。將會看到6個數(shù)碼管持續(xù)穩(wěn)定點(diǎn)亮的現(xiàn)象。3.2 maxplusii介紹 max+plus

11、ii 是一個完全集成化的可編程邏輯環(huán)境，能滿足用戶各種各樣的設(shè)計(jì)需要。它支持altera公司不同結(jié)構(gòu)的器件，可在多平臺上運(yùn)行。max+plus ii 具有突出的靈活性和高效性，為設(shè)計(jì)者提供了多種可自由選擇的設(shè)計(jì)方法和工具。豐富的圖形界面，可隨時訪問的在線幫助文檔，使用戶能夠快速輕松地掌握和使用max+plusii軟件。 max+plusii 具有的強(qiáng)大功能極大地減輕了設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)，使設(shè)計(jì)者可以快速完成所需的設(shè)計(jì)，使用該軟件，用戶從開始設(shè)計(jì)邏輯電路到完成器件下載編程一般只需要數(shù)小時時間，其中設(shè)計(jì)的編譯時間往往僅需數(shù)分鐘。用于可在一個工作日內(nèi)完成實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的多次修改，直至最終設(shè)計(jì)定型。 max+

12、plus ii 開發(fā)系統(tǒng)眾多突出的特點(diǎn)，使它深受廣大用戶的青睞。 max+plusii支持 altera公司的 classic、acex 1k、 max 3000、 max 5000、 max 7000、 max 9000、 flex 6000和 flex 10k等系列的可編程邏輯器件，門數(shù)為600250000門，提供了工業(yè)界真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境。max+plusii的編輯器還提供了強(qiáng)大的邏輯綜合與優(yōu)化功能以減輕用戶的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)。max+plusii軟件的設(shè)計(jì)輸入、處理、校驗(yàn)功能完全集成于可編程邏輯開發(fā)工具內(nèi)，從而可以更快的進(jìn)行調(diào)試，縮短開發(fā)周期。設(shè)計(jì)者可以從各種設(shè)計(jì)輸入、編輯、校

13、驗(yàn)及器件編程工具中作出選擇，形成用戶風(fēng)格的開發(fā)環(huán)境，必要時還可以在保留原始功能的基礎(chǔ)上添加新的功能。由于max+plusii支持多種器件系列，設(shè)計(jì)者無須學(xué)習(xí)新的開發(fā)工具即可對新結(jié)構(gòu)的器件進(jìn)行開發(fā)。max+plusii軟件支持多種hdl的設(shè)計(jì)輸入，包括標(biāo)準(zhǔn)的vhdl、 verilog hdl及altera公司自己開發(fā)的硬件描述語言ahdl。max+plus ii 由設(shè)計(jì)輸入、項(xiàng)目處理、項(xiàng)目檢驗(yàn)和器件編程等4部分組成，所有這些部分都集成在一個可視化的操作環(huán)境下。max+plus ii 管理窗口包括項(xiàng)目路徑、工作文件標(biāo)題條、max+plus ii菜單條、快捷工具條和工作區(qū)等幾個部分。設(shè)置好授權(quán)碼后，

14、啟動max+plus ii即進(jìn)入max+plus ii 管理窗口，如圖6.4所示。max+plus ii 還為用戶提供了功能強(qiáng)大的在線幫助功能。通過使用在線幫助，用戶可以獲得設(shè)計(jì)中所需的全部信息。第四章 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)4.1計(jì)數(shù)（數(shù)碼管位選控制）模塊4.1.1數(shù)碼管位選控制模塊流程圖 4.1.2輸入輸出引腳及其功能說明cn8模塊輸入信號是時鐘脈沖clk，每遇到一個時鐘脈沖clk上升沿時，內(nèi)部累加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進(jìn)制數(shù)的形式輸出。要顯示八位數(shù)字，所以用3位2進(jìn)制數(shù)作為輸出。輸出信號為cout0.2。總之是通過輸入輸出信號來對數(shù)碼管進(jìn)行位選控制。4.1.3程序代碼實(shí)現(xiàn)librar

15、y ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cn8 is port(clr,start,clk: in bit; cout: out std_logic_vector(2 downto 0)）;end cn8;architecture a of cn8 is signal temp:std_logic_vector(2 downto 0);begin process(clk,clr) begin if clr=0 then temp=000; cout=111 then temp=000;

16、cout=1; else temp=temp+1; cout=0; end if; end if; end if; end process; coutcout:=a; when001=cout:=b;when010=cout:=c; when011=cout:=d; when100=cout:=e; when101=cout:=f; when110=cout:=g; when others =cout:=h; end case; qqqqqqqqqqq=1101111; end case; end process;end rtl;第五章調(diào)試并分析結(jié)果5.1輸入說明clk時鐘輸入 clr計(jì)數(shù)器清

17、零（低電平有效） start打開計(jì)數(shù)器（低電平有效）a3.0.h3.0 輸入要顯示的數(shù)字5.2預(yù)計(jì)輸出 cout2.0數(shù)碼管位選控制 q6.0數(shù)碼管段選控制5.3測試結(jié)果記錄同時顯示0，1，2，3，4，5，6,7這八個不同的數(shù)字圖形到八個數(shù)碼管上。5.4測試結(jié)果分析 輸入一個時鐘，驅(qū)動計(jì)數(shù)器工作。選用模值為8的計(jì)數(shù)器，依次控制8個數(shù)碼管的亮滅，使得某一時刻有且僅有一個數(shù)碼管點(diǎn)亮，同時產(chǎn)生對應(yīng)的，將點(diǎn)亮的數(shù)碼管賦值顯示為相應(yīng)的數(shù)碼予以顯示。由于掃描頻率較高，8位數(shù)碼管序列將顯示持續(xù)穩(wěn)定的0至7的數(shù)碼。第六章 結(jié)論6.1心得體會在課程設(shè)計(jì)之前，我學(xué)過51單片機(jī)，對硬件與軟件的聯(lián)系有初步的了解，其次

18、我的題目相對較簡單-設(shè)計(jì)8位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路，所以上手特別的快。在編寫程序之前，我到實(shí)驗(yàn)室實(shí)地考察了一下試驗(yàn)箱，發(fā)現(xiàn)8位數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)6位，開關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管數(shù)字變換也不現(xiàn)實(shí)，單單8位數(shù)碼管的數(shù)字就需要32個開關(guān)控制，試驗(yàn)箱遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個要求，因此，我就設(shè)計(jì)全軟件來控制并且做得非常成功。最后驗(yàn)收時聽老師分析，全軟件的程序有很大的缺陷，然后對我的設(shè)計(jì)又進(jìn)一步的改進(jìn)，用開關(guān)來進(jìn)行控制?？傊?，通過這次課程設(shè)計(jì)，我對eda技術(shù)有了更進(jìn)一步的了解。也知道了如何把vhdl的程序裝到實(shí)驗(yàn)的硬件中，然后如何的連接實(shí)驗(yàn)箱上的管腳。 通過在上網(wǎng)查詢本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料。豐富了對eda的了解。參 考 文 獻(xiàn)

19、1路勇.電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真m.北京：北京交通大學(xué)出版社，2010.2孟濤.電工電子eda實(shí)踐教程m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.3高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.北京：電子工業(yè)出版社，20054候建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.北京:高等教育出版社,2007.附 錄課程設(shè)計(jì)中的程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div2k isport(clk_in : in std_logic; clk_out : out std_logic);e

20、nd;architecture a of div2k issignal cnt : integer range 0 to 999;signal clk_tmp : std_logic;beginprocess(clk_in)beginif (clk_inevent and clk_in=1) thenif cnt=999 thencnt=0; clk_tmp= not clk_tmp;elsecnt=cnt+1;end if;end if;end process;clk_outclk,clk_out=clk_tmp);-3線至6線譯碼器-a為位碼-p1:process(cnt6) begin

21、case cnt6 is when 0 = bt = 000 ; a bt = 001 ; a bt = 010 ; a bt = 011 ; a bt = 100 ; a bt = 101 ; a null ; end case ; end process p1;-拓展模塊-p2:process(clk_tmp) begin if clk_tmpevent and clk_tmp = 1 then -實(shí)現(xiàn)模6計(jì)數(shù)器 if cnt6 = 5 then cnt6 = 0; else cnt6 = cnt6 + 1; end if;if (flag = 11) then-設(shè)置標(biāo)志flag = 0;

22、 end if;if count = 5000 then-另一個時鐘count = 0; flag = flag + 1; -當(dāng)記滿5000時左移動一位 elsecount = count + 1;end if; end if; end process p2;p3:process(a)begin flag_a sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg sg null ; end case ; end process p3; end arc;14課程設(shè)計(jì)成績評定表院系： 物理與電子工程學(xué)院 班級： 二班 姓名： 李碩 學(xué)號： 2020341239 項(xiàng)目分值優(yōu)秀(x90%)良好(90%x80%)中等(80%x70%)及格(70%