數(shù)電實(shí)驗(yàn)四(2)

1、一課題名稱：數(shù)碼管掃描顯示控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握VHDL語言的語法規(guī)范，掌握時序電路描述方法2.掌握多個數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示的原理及設(shè)計(jì)方法三實(shí)驗(yàn)所用儀器及元器件1.計(jì)算機(jī)2.直流穩(wěn)壓電源3.數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)開發(fā)板四實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求1.用VHDL語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)六個數(shù)碼管串行掃描電路，要求同時顯示0，1，2，3，4，5這六個不同的數(shù)字圖形到六個數(shù)碼管上，仿真下載驗(yàn)證其功能，并下載到實(shí)驗(yàn)板上測試。2.用VHDL語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)六個數(shù)碼管滾動顯示電路。(選作) 循環(huán)左滾動，始終點(diǎn)亮6個數(shù)碼管，左出右進(jìn)。狀態(tài)為：0123451234502345013450124501235012340123

2、45 向左滾動，用全滅的數(shù)碼管充右邊，直至全部變滅，然后再依次從右邊一個一個地點(diǎn)亮。狀態(tài)為：01234512345X2345XX345XXX45XXXX5XXXXXXXXXXXXXXXX0XXXX01XXX012XX0123X01234012345，其中X表示數(shù)碼管不顯示。五實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及過程1.實(shí)驗(yàn)原理為使得輸入控制電路簡單且易于實(shí)現(xiàn)，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。多個數(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

3、通信號分時控制每個數(shù)碼管的公共端，循環(huán)依次點(diǎn)亮多個數(shù)碼管，利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描的頻率大于50Hz，將看不到閃爍現(xiàn)象。掃描顯示方式就是在某一時刻，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。當(dāng)閃爍顯示的發(fā)光二級管閃爍頻率較高時我們將看到持續(xù)點(diǎn)亮的現(xiàn)象。同理，當(dāng)多個數(shù)碼管一次顯示，當(dāng)切換速度足夠快時，我們將看到所有的數(shù)碼管都是同時在顯示。一個數(shù)碼管要穩(wěn)定顯示要求顯示頻率大于50Hz，那么6個數(shù)碼管則需要50

4、*6=300Hz以上才能看到持續(xù)穩(wěn)定點(diǎn)亮的現(xiàn)象。2.設(shè)計(jì)思路數(shù)碼管亮滅的控制：設(shè)計(jì)時序電路，產(chǎn)生數(shù)碼管的選通控制信號，分別對應(yīng)6個共陰極數(shù)碼管的公共端，當(dāng)cat=0時，其對應(yīng)的數(shù)碼管被點(diǎn)亮，因此，通過控制cat1cat6，就可以控制6個數(shù)碼管循環(huán)依次點(diǎn)亮。要求任意時刻，最多只有一個cat為0，其余為1。由于掃描信號大于300Hz，人眼將看到數(shù)碼管持續(xù)穩(wěn)定點(diǎn)亮。數(shù)碼管顯示字形的控制：定義七維數(shù)組num，分別控制數(shù)碼管的abcdefg七段，高電平亮，低電平滅，故可以實(shí)現(xiàn)012345等數(shù)字。異步清零的控制：從外部輸入信號clear，高電平時控制數(shù)碼管正常顯示，低電平時數(shù)碼管全部熄滅。3.VHDL代碼

5、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1：串行掃描電路-shumaguanlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity shumaguan is -定義數(shù)碼管實(shí)體port ( clear,clkin:in std_logic; num:out std_logic_vector(6 downto 0); -控制字形的數(shù)碼管段輸入端信號 cat:out std_logic_vector(5 downto 0) -選通控制信號 );end shumaguan;

6、architecture behave of shumaguan is -數(shù)碼管行為 signal state:integer range 0 to 6; -定義隨機(jī)變量 描述數(shù)碼管狀態(tài)begin process(clear,clkin) begin if clear='0' then state<=0; -清零 所有數(shù)碼管滅燈 elsif(clkin'event and clkin='1') then -上升沿有效 if state=6 then state<=1; -狀態(tài)在16之間循環(huán) else state<=state+1; en

7、d if; end if; end process; process(state) -輸出狀態(tài)，控制哪個數(shù)碼管亮燈 begin case state is when 1=> num <="1111110"cat<="011111" -第一個數(shù)碼管顯示0 when 2=> num <="0110000"cat<="101111" -第二個數(shù)碼管顯示1 when 3=> num <="1101101"cat<="110111"

8、 -第三個數(shù)碼管顯示2 when 4=> num <="1111001"cat<="111011" -第四個數(shù)碼管顯示3 when 5=> num <="0110011"cat<="111101" -第五個數(shù)碼管顯示4 when 6=> num <="1011011"cat<="111110" -第六個數(shù)碼管顯示5 when others=> num <="0000000"cat<=&

9、quot;000000" end case; end process;end behave;實(shí)驗(yàn)任務(wù)2-1：循環(huán)向左滾動-shumaguan gundongshixianlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity gundongxianshi1 is -定義實(shí)體port ( clear,clkin:in std_logic; num:out std_logic_vector(6 downto 0); -控制段輸入端 cat:out std_logic_vector(0

10、to 5) -控制數(shù)碼管亮滅 );end gundongxianshi1;architecture behave of gundongxianshi1 is -定義行為 signal state:integer range 0 to 6; -定義隨機(jī)變量 描述數(shù)碼管狀態(tài) signal x:integer range 0 to 5:=0; signal s:integer range 0 to 11:=0; -循環(huán)顯示012345012345 signal clkout:std_logic_vector(0 to 5); -輸出 begin process(clear,clkin) begin

11、if clear='0' then state<=0; -異步清零 elsif(clkin'event and clkin='1') then -上升沿有效 if state=6 then state<=1; x<=x+1; -數(shù)碼管1到6循環(huán)掃描 else state<=state+1; -狀態(tài)移動 end if; if x=6 then x<=0; end if; for i in 0 to 5 loop if state<i+1 then clkout(i)<='1' elsif state

12、<i+2 then clkout(i)<='0' else clkout(i)<='1' end if; end loop; for i in 0 to 5 loop cat(i)<=clkout(i); -將clkout值賦給cat，控制數(shù)碼管亮滅 end loop; s<=state+x; case s is -實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示功能 when 1 => num <="1111110" when 2 => num <="0110000" when 3 => num <="1101101" when 4 => num <="1111001" when 5 => num <="0110011" when 6 => num <="1011011" when 7 => num <="1111110" when 8 => num <="0110000" when 9 =>