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文檔簡(jiǎn)介

1、中國(guó)石油大學(xué)(華東)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)通信電子實(shí)習(xí)報(bào)告題 目: 多功能數(shù)字時(shí)鐘學(xué)生姓名: * * *學(xué) 號(hào):12073322 12073323 12073324專業(yè)班級(jí):通信工程1203指導(dǎo)教師:張錫嶺2014年7月11日課題簡(jiǎn)介一:任務(wù)定義多功能數(shù)字時(shí)鐘基本功能:1、日歷功能,顯示年月日2、計(jì)時(shí)功能,包括時(shí)、分、秒。3、定時(shí)與鬧鐘功能,能在設(shè)定的時(shí)間提示4、能夠?qū)πr(shí)、分、秒進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整以校正時(shí)間5、正點(diǎn)報(bào)時(shí),逢正點(diǎn)給予一定的指示。6、跑表功能,百分秒技術(shù)。記錄多個(gè)值。擴(kuò)展功能:7、同步時(shí)間功能,從網(wǎng)上獲得時(shí)間并下載到DE2上。8、便簽功能,在某時(shí)某刻顯示之前所要提醒的事務(wù)。采用veril

2、og設(shè)計(jì),在de2上實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)LCD、七段管顯示,整點(diǎn)報(bào)時(shí)等提示或告警信息用LED跑馬燈實(shí)現(xiàn)。二:團(tuán)隊(duì)成員簡(jiǎn)要介紹團(tuán)隊(duì)成員及負(fù)責(zé)工作*:跑表功能顯示功能計(jì)時(shí)功能*:日歷功能鬧鈴設(shè)置功能調(diào)整時(shí)間功能*:整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能 七段管顯示功能第1章 系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì) 本部分,詳細(xì)描述設(shè)計(jì)思路.,系統(tǒng)整體功能,模塊的劃分,注明每部分的作者設(shè)計(jì)思路: 擬定數(shù)字鐘的組成框圖,劃分模塊,采用分模塊、分層次的方法設(shè)計(jì)電路,。通過(guò)模式的切換來(lái)選擇顯示不同的內(nèi)容,在計(jì)時(shí)器、鬧鈴。跑表之間實(shí)現(xiàn)切換,通過(guò)使能信號(hào)來(lái)控制調(diào)節(jié)。系統(tǒng)框圖如下:跑表電路分段顯示多個(gè)時(shí)間在LCD屏上顯示便簽提示(待解決)鬧鈴響起與整點(diǎn)報(bào)時(shí)模式選擇 鬧鈴

3、調(diào)節(jié)日歷調(diào)節(jié)日歷電路鬧鈴電路計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)器電路分段計(jì)時(shí)、LCD記錄是的系統(tǒng)輸入:SW17:14 KEY3:0 ;KEY3 計(jì)時(shí)器復(fù)位信號(hào)KEY2 自增調(diào)節(jié)信號(hào)(跑表復(fù)位信號(hào))KEY1 選擇信號(hào)(跑表暫停讀數(shù)信號(hào))KEY0 模式切換信號(hào)(通過(guò)觀察LEDR16:12可看出)SW17 日歷模式信號(hào)SW16 日歷調(diào)節(jié)選擇信號(hào)SW15 自增信號(hào)SW14 跑表讀數(shù)信號(hào)系統(tǒng)輸出:LCD液晶顯示屏輸出 七段管顯示輸出 LEDR,LEDG提示信號(hào)輸出。系統(tǒng)功能具體如下:1. 計(jì)時(shí):正常工作狀態(tài)下,每日24h計(jì)時(shí)制顯示并會(huì)進(jìn)位到日期。2. 設(shè)置鬧鈴時(shí)間:在計(jì)時(shí)模式下,按KEY0鍵,將會(huì)切換狀態(tài),第一次將會(huì)切換到

4、調(diào)節(jié)鬧鐘狀態(tài),此時(shí)若是按KEY1鍵將會(huì)選擇調(diào)節(jié)鬧鐘時(shí)間的時(shí)或是分,選擇后按KEY2將會(huì)實(shí)現(xiàn)自增。3. 調(diào)整計(jì)時(shí)器時(shí)間:若在計(jì)時(shí)器狀態(tài)下連續(xù)按兩次KEY0鍵,將會(huì)切換到調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)器時(shí)間狀態(tài),此時(shí)若是按KEY1鍵將會(huì)選擇調(diào)節(jié)計(jì)時(shí)器時(shí)間的時(shí)、分、秒,選擇后按KEY2件會(huì)實(shí)現(xiàn)自增。4. 整點(diǎn)報(bào)時(shí)鬧鈴提醒:逢整點(diǎn)時(shí)間,跑馬燈將會(huì)閃爍。當(dāng)?shù)竭_(dá)鬧鈴設(shè)置的時(shí)間時(shí)跑馬燈也將會(huì)閃爍,并且優(yōu)先級(jí)高于整點(diǎn)報(bào)時(shí)。5. 跑表分段計(jì)時(shí):系統(tǒng)以100Hz頻率計(jì)時(shí),并且在七段管上顯示。并且在觸發(fā)條件KEY1下將時(shí)間顯示到LCD顯示屏上,當(dāng)再次觸發(fā)SW14時(shí),將會(huì)把記錄的四個(gè)數(shù)值以1hz的頻率一一顯示在LCD顯示屏上。6. 日歷:

5、SW17 控制顯示日歷時(shí)間,高電平為調(diào)節(jié)模式,低電平為普通運(yùn)行模式。調(diào)節(jié)模式下,在觸發(fā)SW16時(shí) 將會(huì)選擇調(diào)節(jié)年、月、日,觸發(fā)SW15時(shí),將會(huì)自增。 在調(diào)節(jié)狀態(tài)或是在滿24小時(shí)進(jìn)位時(shí)將會(huì)閃爍刷新。7. 分頻:將內(nèi)置50Mhz時(shí)鐘信號(hào)分到各種所需的頻率時(shí)鐘信號(hào)。8. 解碼以及顯示:將數(shù)字信號(hào)解碼到七段管顯示以及LCD液晶顯示屏上,并且令其顯示。9. 防抖動(dòng):顧名思義,主要是為了防止觸發(fā)信號(hào)的抖動(dòng)。計(jì)時(shí)器模塊(*)由于計(jì)時(shí)器模塊包含手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間功能,每當(dāng)KEY出現(xiàn)一個(gè)下降沿,產(chǎn)生一個(gè)自增信號(hào),所以每個(gè)七段管時(shí)鐘應(yīng)等于自身的自增信號(hào)或進(jìn)位信號(hào),代碼如下:assign carryclk0=clk_1h

6、z_md | incplus0;(carryclk5:0為時(shí)鐘信號(hào),carry4:0為進(jìn)位信號(hào),incplus5:0為自增信號(hào))當(dāng)處于手動(dòng)計(jì)時(shí)模塊時(shí),KEY1為選位信號(hào)模塊代碼如下:module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/對(duì)時(shí)分秒的選擇,并分成實(shí)在時(shí)鐘或是鬧鈴模式下input alarmmode; /當(dāng)前所處的調(diào)節(jié)模式(鬧鈴或計(jì)時(shí))input checkmode; /當(dāng)前狀態(tài)(計(jì)時(shí)或手動(dòng)調(diào)節(jié))input sel; /手動(dòng)調(diào)節(jié)選位信號(hào)(KEY1)input reset;output reg2:0 selcode; /輸出調(diào)節(jié)選位

7、信號(hào)reg 2:0 check_code; /計(jì)時(shí)選位變量reg 1:0 alarm_code; /鬧鈴選位變量always (negedge sel or negedge reset)begin if(!reset) check_code<=3'b000; /復(fù)位信號(hào)else begincase (check_code) 3'b000: check_code<=3'b001; /計(jì)時(shí)狀態(tài) 3'b001: check_code<=3'b010; /調(diào)節(jié)秒位 3'b010: check_code<=3'b100; /

8、調(diào)節(jié)分位 3'b100: check_code<=3'b001; /調(diào)節(jié)時(shí)位 default: check_code<=3'b000; endcase end end鬧鐘選位同上always begin if(alarmmodecheckmode) /兩個(gè)之中只有一個(gè)是1 begin if(checkmode) selcode=check_code; else selcode=alarm_code,1'b0 ; end else selcode=3'b000;endendmodule以上模塊得到時(shí)分秒自增信號(hào),再由下面代碼得到incplus5

9、:0(時(shí)分秒各位的自增信號(hào)),inc為輸入自增信號(hào)(KEY2)always begin case(check) 3'b001: begin clk_1hz_md=0; incplus=5'b00000,inc;end 3'b010: begin clk_1hz_md=0; incplus=3'b000,inc,2'b00;end 3'b100: begin clk_1hz_md=0; incplus=1'b0,inc,4'b0000;end default:begin incplus =6'b000000; clk_1hz

10、_md=clk_1hz;end endcaseend 最后再有下面代碼得到進(jìn)位信號(hào)module hexcounter(clk,set,max,setdata,dataout,carryout); /調(diào)增時(shí)間input clk; /輸入的時(shí)鐘信號(hào)input set; /復(fù)位信號(hào)input 3:0 max,setdata; /max:每一位七段管的最大顯示值; setdata:每一位七段管的最小顯示值output carryout; /每一位七段管的進(jìn)位信號(hào)output 3:0 dataout; /每一位七段管的輸出reg 3:0 counter;reg carrybit;assign carry

11、out=carrybit;assign dataout=counter;always (posedge clk or negedge set) begin if(!set) begin counter<=setdata; carrybit<=0; end else begin if(counter=max)|(counter>max) begin counter<=0;carrybit<=1; end else begin counter<=counter+1'b1; carrybit<=0;end end end endmodule 最后由下

12、面代碼使每一位七段管顯示時(shí)間:module led(datain,dotin,ledout); /七段管顯示input 3:0 datain; /每一位時(shí)間的值input dotin; /小數(shù)點(diǎn)(本次實(shí)習(xí)的板子好像不帶這功能)output7:0 ledout;reg 6:0 dataout;wire dotout;assign ledout6:0=dataout;assign ledout7=dotout;assign dotout=dotin; always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; default: dataout&

13、lt;=7'b1000000; endcase endendmodule LCD顯示模塊(*)module view(c,a,b,CLOCK_50,shuru,LCD_EN,LCD_RW,LCD_RS,LCD_DATA,LCD_ON,LCD_BLON);input CLOCK_50;input 32*8:1 shuru; / 傳入顯示信息數(shù)據(jù)input a,b,c; /清屏信號(hào)(關(guān)閉電源刷新屏幕)output LCD_EN; /刷屏信號(hào)(此信號(hào)控制LCD顯示刷新頻率,大于一定值的時(shí)候才能穩(wěn)定顯示信息)output LCD_RW; /寄存器選擇,指令寄存器output LCD_RS; /

14、低電平為寫操作;同為低電平可以寫入指令或顯示地址output LCD_ON; /電源信號(hào)output LCD_BLON; /output reg7:0 LCD_DATA; /每一個(gè)LCD小格子顯示的信息reg LCD_RW,LCD_RS,clk4hz,LCD_ON;reg10:0 state;reg6:0 count;reg5:0 disp_count;reg 23:0 cnt;reg255:0 data_in_buf;parameter CLEAR=8'b00000001;/清屏parameter SETCGRAM=8'b00000010;/設(shè)置 CGRAMparameter

15、 SETFUNCTION=8'b00000100;parameter SWITCHMODE=8'b00001000;parameter SETMODE=8'b00010000;parameter RETURNCURSOR=8'b00100000;/歸home位parameter SHIFT=8'b01000000;parameter WRITERAM=8'b10000000;/write RAMparameter CUR_INC=1;parameter CUR_NOSHIFT=0;parameter OPEN_DISPLAY=1;paramete

16、r OPEN_CUR=0;parameter BLANK_CUR=0;parameter DATAWIDTH8=1;parameter DATAWIDTH4=0;parameter TWOLINE=1;parameter ONELINE=0;parameter FONT5X10=1;parameter FONT5X7=0;wire 255:0DATA_IN;assign DATA_IN=shuru;/傳入數(shù)值assign LCD_BLON=1;always (posedge CLOCK_50) /分頻 begin if (cnt = 24'd62500) /6250000 24'

17、;h5F5E10 begin cnt <= 0; clk4hz <= clk4hz; end else cnt <= cnt+1; end assign LCD_EN = clk4hz;always (posedge clk4hz) if(a|b|!c) begin state <= CLEAR; /清屏 LCD_ON <= 0; /電源端 disp_count <= 6'b0; end else begin LCD_ON <=1; /電源端case (state)CLEAR :begin LCD_RS<=0; /寄存器選擇,指令寄存器L

18、CD_RW <= 0; /低電平為寫操作;同為低電平可以寫入指令或顯示地址 LCD_DATA <= 8'b0000_0001;/輸入指令集,data_in_buf <=DATA_IN;state<=SETCGRAM;endSETCGRAM: begin /讀寫數(shù)據(jù) LCD_RS<=0; LCD_RW <= 0; /同為低電平可以寫入指令或顯示地址 LCD_DATA <= 8'b1000_0000; state <= SETFUNCTION;endSETFUNCTION: begin /工作方式設(shè)置 LCD_RS<=0; LC

19、D_RW<=0; LCD_DATA7:5<=3'b001; LCD_DATA4<=DATAWIDTH8;/1 LCD_DATA3<=TWOLINE;/1 LCD_DATA2<=FONT5X10;/1 LCD_DATA1:0<=2'b00; state<=SWITCHMODE; end SWITCHMODE: begin /顯示狀態(tài)設(shè)置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:3<=5'b00001; LCD_DATA2<=OPEN_DISPLAY;/1 LCD_DATA1<=

20、OPEN_CUR;/0 LCD_DATA0<=BLANK_CUR;/0 state<=SETMODE;endSETMODE: begin /輸入方式設(shè)置 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA7:2<=6'b000001; LCD_DATA1<=CUR_INC; /1 LCD_DATA0<=CUR_NOSHIFT;/0 state<=WRITERAM; endRETURNCURSOR: begin /光標(biāo)歸位 LCD_RS<=0; LCD_RW<=0; LCD_DATA<=8'b0000_0

21、010; state<=WRITERAM; endSHIFT: begin /移位 LCD_RS<=1; /高電平為數(shù)據(jù)寄存器 LCD_RW<=0; /RS1,RW0,寫入數(shù)據(jù) LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count<=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; endWRITERAM: begin /寫RAM狀態(tài) LCD_RS<=1; LCD_RW<=0; /寫入數(shù)據(jù) if(disp_coun

22、t=32) begin LCD_RW<=1; disp_count<=4'b0; /xiugaizaizhe state<=CLEAR; end else if(disp_count=16) begin LCD_RS<=0; LCD_RW<=0;/寫入指令或顯示地址 LCD_DATA<=8'b1100_0000; state<=SHIFT; end else begin LCD_DATA<=data_in_buf255:248; data_in_buf<=(data_in_buf<<8); disp_count&

23、lt;=disp_count+1'b1; state<=WRITERAM; end end endcase endendmodule從網(wǎng)上了解到LCD輸入信號(hào)只需在原輸入信號(hào)的字符上加上雙引號(hào)即可,轉(zhuǎn)碼模塊如下:module change(in,out);input3:0 in;output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'd0:out="0" default :out="?" endcaseendendmodule跑表模塊(*)由于跑表不需要手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)間,所以每一位時(shí)間的時(shí)鐘信號(hào)都是前一位的進(jìn)

24、位信號(hào),跑表模塊如下:module paobiao(enable,CLOCK_50,KEY,fs0,fs1,s0,s1,minu0,minu1);input CLOCK_50;input KEY;input enable; /暫停使能信號(hào)output reg3:0 fs0; /百分秒個(gè)位reg fscarry0; /百分秒個(gè)位進(jìn)位. wire zero; /暫停標(biāo)志switch switchzero(CLOCK_50,KEY,zero);reg18:0 counter_100hz; /從50Mhz分頻到100hz的計(jì)數(shù)器wire clk100;clk50mto100(CLOCK_50,clk1

25、00,state); /分頻得到100hz的時(shí)鐘parameter i0=1'b0,i1=1'b1;reg state,next_state;always (negedge clk100 or negedge zero ) /異步復(fù)位,s0為起始狀態(tài)begin if(!zero) state<=i0; else state<=next_state;endalways(posedge clk100 or negedge zero) /百分秒個(gè)位進(jìn)位 begin if(!zero) begin fs0<=0;fscarry0<=0; end else if(

26、clk100=1) begin if(fs0=9) begin fs0<=0;fscarry0<=1; end else begin fs0<=fs0+1'b1;fscarry0<=0; end end end秒分進(jìn)位同上led ledfs0(fs0,1,HEX0);.最后調(diào)用led模塊使跑表數(shù)值顯示在七段管上;當(dāng)按下KEY1后,取值顯示在LCD顯示屏上,SW0為1時(shí)將取出的值依次顯示在LCD顯示屏上,我們?cè)O(shè)計(jì)能存4個(gè)值(僅僅只是測(cè)試用,其實(shí)可以存更多的值),用寄存器save實(shí)現(xiàn),代碼如下:always (posedge clk_1hz) begin if(pa

27、obiao) begin if(!KEY1) begin /在LCD屏上顯示跑表暫停時(shí)的時(shí)間 shuru<="Now Time:"," ",show5,show4,":",show3,show2,":",show1,show0; save<=save767:0,"Save Time:"," ",show5,show4,"-",show3,show2,"-",show1,show0; /寄存器移位存儲(chǔ) d<=1'

28、b0; end else if(SW0)/ 重復(fù)讀取之前的數(shù)據(jù)(顯示4個(gè)) begin shuru<=save1023:768; /讀取寄存器最后一位(即最早存入的數(shù)據(jù)) e<=1'B1; save<=save767:0,save1023:768; /寄存器的值移位 d<=1'b0; end else begin d<=1'b1; e<=1'B0; end end else shuru<=LCD_show; end 鬧鈴模塊(*)module alarm(ledr,clk50m,alarmon,alarmout,rese

29、t);input 1:0 alarmon;input clk50m;input reset;output reg alarmout;output reg ledr;reg 15:0 counter_1k;wire clk_1k; assign clk_1k= counter_1k15;always (posedge clk50m) begin if(counter_1k=50000) counter_1k<=0; else counter_1k<=counter_1k+1'b1; endendmodule 七段管顯示模塊(*)module led(datain,dotin,

30、ledout);/七段管顯示always*begin case(datain) 0: dataout<=7'b1000000; 1: dataout<=7'b1111001; 2: dataout<=7'b0100100; 3: dataout<=7'b0110000; default: dataout<=7'b1000000; endcase end解碼模塊(*)module change(in,out);input3:0 in; output reg 7:0out;always*begin case(in) 4'

31、d0:out="0" 4'd1:out="1" 4'd2:out="2" . default :out="?" endcaseendendmodule防抖動(dòng)模塊(*)module switch(clk,keyin,keyout);/防抖動(dòng)模塊wire clk_use;input clk,keyin;output reg keyout;reg 7:0 counter;assign clk_use=counter7;always (posedge clk)counter<=counter+1

32、9;b1;always (posedge clk_use)keyout<=keyin;endmodule鬧鈴提醒及整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊(*)module sound(clk50m,clkt5,clkt4,clkt3,clkt2,alarm3,alarm2,alarm1,alarm0,voice);/鬧鈴顯示及整點(diǎn)報(bào)時(shí)模塊always(posedge clk50m)begin if(clkt5=alarm3&&clkt4=alarm2&&clkt3=alarm1&&clkt2=alarm0) begin voice3<=c1; voice2&l

33、t;=c1; /跑馬燈閃爍 end else if(clkt3=0&&clkt2=0) begin voice1<=c1; voice0<=c1; end/跑馬燈閃爍 else voice<=2'b00; end endmodule 其中鬧鈴的優(yōu)先級(jí)要高于整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能鬧鈴設(shè)置時(shí)間模塊(*)module bitsel(alarmmode,checkmode,sel,selcode,reset);/對(duì)時(shí)分秒的選擇,并分成實(shí)在時(shí)鐘或是鬧鈴模式下其中selcode是對(duì)時(shí)分秒的解碼,決定自增信號(hào)的所在。always (posedge inc or negedge

34、 reset) if(sel=2'b10) begin if(hour1,hour0=8'h23) hour1,hour0<=8'h00; else if(hour0=9) begin hour0<=0;hour1=hour1+1'b1;end else hour0=hour0+1'b1; end else if(sel=2'b01) begin if(min1,min0=8'h59) min1,min0<=8'b00; else if(min0=4'h9) begin min0=4'h0;min

35、1=min1+4'h1; end else min0= min0+1'b1; end else hour1,hour0,min1,min0<=16'b0;.上述模塊功能為調(diào)整鬧鐘的時(shí)間。日歷模塊(*)module date(SW,LEDG,inc,CLOCK_50,LCD_show,yy,mm,dd);/日期模塊always (state or SW16)begin case (state) /對(duì)于年月日的選擇 s0: begin if(SW16) next_state<=s1; /調(diào)整日 else next_state=s0; end s1:begin i

36、f(SW16) next_state<=s2; /調(diào)整月份 else next_state<=s1; end s2: begin if(SW16)next_state<=s0; / 調(diào)整年份 else next_state<=s2; end s3: begin if(SW16)next_state<=s0; /日期自增模塊(依賴于小時(shí)時(shí)間進(jìn)位) else next_state<=s3; end default: begin next_state<=s3;end endcaseend通過(guò)對(duì)SW16的觸發(fā)切換狀態(tài) 。其中在調(diào)整模式下調(diào)整不會(huì)有進(jìn)位現(xiàn)象,而在

37、正常運(yùn)行狀態(tài)下日期級(jí)應(yīng)該存在進(jìn)位,所以必須存在兩個(gè)不同的累加模式,即S0和S3 的區(qū)別。其中進(jìn)位的產(chǎn)生如下:always (posedge clock_2)/小時(shí)到日期進(jìn)位的產(chǎn)生beginif(clkt5=4'd2&&clkt4=4'd3&&clkt3=4'd5&&clkt2=4'd9&&clkt1=4'd5&&clkt0=4'd9) inc<=1;else inc<=0; end不使用1hz的信號(hào)是因?yàn)楹驮跍y(cè)試過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題,產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)不能使得日期自增

38、,所以采用了較大頻率的信號(hào),這樣能夠使得進(jìn)位信號(hào)觸發(fā)日期內(nèi)自增功能。分頻模塊(*)module clk50mto1(clock_in,clock_out);/分頻信號(hào)always (posedge clock_in)begin if(i=24999999) begin clock_out<=clock_out; i<=0;end else i<=i+1;end因?yàn)樵谧鲋暗膶?shí)習(xí)的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)如果是將i=25000000作為判斷條件,會(huì)慢50MHz一個(gè)周期,然后累加下來(lái)會(huì)使得誤差特別大,所以做了這個(gè)嘗試,結(jié)果正好。通過(guò)做1hz和1/3600Hz的比較,發(fā)現(xiàn)如果將i=25000000作為判斷條件誤差很大,而后者誤差很小。第3章系統(tǒng)功能測(cè)試模塊測(cè)試:日歷:當(dāng)處于非調(diào)節(jié)模式時(shí),日期能夠正常進(jìn)位,并且滿足當(dāng)月月份天數(shù)的條件。當(dāng)處于調(diào)節(jié)模式時(shí),能夠正常調(diào)節(jié),且無(wú)進(jìn)位現(xiàn)象,能夠循環(huán)調(diào)節(jié)。跑表:跑表能夠在七段管上正常顯示運(yùn)行,暫停之后會(huì)把當(dāng)時(shí)的數(shù)值傳到LCD顯示屏上顯示。復(fù)位后能夠歸零。計(jì)時(shí)器:能夠正常在七段管上顯示,當(dāng)切換狀態(tài)時(shí),提

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