實驗五七段譯碼掃描顯示電路的設(shè)計

1、實驗五、七段譯碼掃描顯示電路的設(shè)計一、實驗?zāi)康?、了解七段數(shù)碼管的工作原理；2、學(xué)習(xí)七段譯碼器掃描電路的設(shè)計；二、實驗內(nèi)容1、設(shè)計一個七段譯碼電路2、設(shè)計一個具有異步復(fù)位的加減可控的4位二進(jìn)制計數(shù)器3、設(shè)計一個由計數(shù)器和譯碼器構(gòu)成的計數(shù)譯碼顯示電路4、設(shè)計一個具有8位動態(tài)掃描顯示的電路三、實驗原理七段譯碼器顯示原理如圖5-1所示，譯碼器的真值表見表5-1。A,B,C,D為四位二進(jìn)制輸入信號，a,b,c,d,e,f,g為譯碼輸出，通過撥號開關(guān)改變輸入二進(jìn)制碼，則輸出數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)值。D1a,bf接藪碼婦如e接撥捋JIXa_/*/cbd7ii.一ur*cLJ匕段譯H圖5表5)-1譯石1用馬器

2、邏z瑪器的薛圖真值莪'1羊碼器驅(qū)動妾【碼管】位應(yīng)電數(shù)值輸入輸出ABCDabcdefg000001111h101000101100002:001011101r10130011111110014010001100115010110110116011010111117011111100008I10001111111910011111011A10101110111B10110011111C11001001110D11010111101E11P101001111F11111000111實驗箱上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式（靜態(tài)掃描方式），則需要8個七段譯碼器進(jìn)行驅(qū)動，這樣既浪費

3、資源，有時電路工作也不可靠。所以現(xiàn)在最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路已經(jīng)不用上述的靜態(tài)掃描方式了，而是采用動態(tài)掃描顯示的方式，這種方式只需一個譯碼器就可以實現(xiàn)電路正常、可靠的工作，這樣大大節(jié)省資源。動態(tài)數(shù)碼掃描顯示方式是利用了人眼的視覺暫留效應(yīng)，把八個數(shù)碼管按一定順序（從左至右或從右至左）進(jìn)行點亮，當(dāng)點亮的頻率（即掃描頻率）不大時，我們看到的是數(shù)碼管一個個的點亮，然而，當(dāng)點亮頻率足夠大時，我們看到的不再是一個一個的點亮，而是全部同時顯示（點亮），與傳統(tǒng)方式得到的視覺效果完全一樣。因此我們只要給數(shù)碼管這樣一個掃描頻率，那么就可以實現(xiàn)兩個以上的數(shù)碼管同時點亮。而這個頻率我們可以通過一個計數(shù)器來產(chǎn)生，只要計數(shù)

4、頻率足夠大，就可以實現(xiàn)我們的要求。事實上，因為數(shù)碼管點亮不是瞬間就可以的，它也需要一定的時間，該時間與數(shù)碼管的選擇有關(guān)系。為了折中這一對矛盾，實驗中一般可將計數(shù)頻率選擇在100H4右肯定可以滿足上述兩個要求。圖5-2所示的是8位數(shù)碼掃描顯示電路，其中每個數(shù)碼管的8個段：h、g、f、e、d、c、b、a（h是小數(shù)點）都分別連在一起，8個數(shù)碼管分別由8個選通信號k1、k2、k8來選擇。被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，其余關(guān)閉。如在某一時刻，k3為高電平，其余選通信號為低電平，這時僅k3對應(yīng)的數(shù)碼管顯示來自段信號端的數(shù)據(jù)，而其它7個數(shù)碼管呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)這種電路狀況，如果希望在8個數(shù)碼管顯示希望的數(shù)據(jù)，就必

5、須使得8個選通信號k1、k2、k8分別被單獨選通，并在此同時，在段信號輸入口加上希望在該對應(yīng)數(shù)碼管上顯示的數(shù)據(jù)，丁是隨著選通信號的掃變，就能實現(xiàn)掃描顯示的目的。實驗參考掃描顯示程序中clk是掃描時鐘；SG為7段控制信號，由高位至低位分別接g、f、e、d、c、b、a7個段；BT是位選控制信號，接圖5-2中的8個選通信號：k1、k2、k8。程序中CNT8是一個3位計數(shù)器，作掃描計數(shù)信號，由進(jìn)程P2生成；進(jìn)程P3是7段譯碼查表輸出程序，進(jìn)程P1是對8個數(shù)碼管選通的掃描程序，例如當(dāng)CNT8等丁"001"時，K2對應(yīng)的數(shù)碼管被選通，同時，A被賦值3,再由進(jìn)程P3譯碼輸出"1

6、001111",顯示在數(shù)碼管上即為“3”；當(dāng)CNT8掃變時，將能在8個數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)：13579BDF。原理圖如圖5-2所示。圖5-2八位數(shù)碼管顯示電路四、實驗步驟1、建立一個工程項目，路徑如：D:20050837fifth，項目名和頂層實體名為disp；2、設(shè)計一個七段譯碼器，并進(jìn)行編譯仿真與下載測試；3、設(shè)計一個四位二進(jìn)制計數(shù)器，并進(jìn)行編譯仿真；4、設(shè)計一個0F的計數(shù)譯碼顯示電路，并進(jìn)行編譯仿真與下載測試；1）分別生成七段譯碼器和四位二進(jìn)制計數(shù)器的模塊符號；2）用原理圖方式設(shè)計計數(shù)譯碼顯示電路，如圖5-3所示。3）將圖5-3用元件例化語句描述，并進(jìn)行編譯仿真與下載測試；CNT4

7、0clockCrstOenaOCLKOUTY3.0tmpDECL7Sled6.OR3.OLED7&6.0RSTENRCOUTcoutO圖5-3計數(shù)譯碼顯示電路5、設(shè)計一個動態(tài)掃描顯示電路，在8個數(shù)碼管上顯示數(shù)據(jù)：13579BDF;并進(jìn)行編譯仿真與下載測試；五、參考程序1、七段譯碼顯示程序LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYDECL7SISPORT(Data:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);LED7S:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);END;ARCHITECTUREoneOFDEC

8、L7SISBEGINPROCESS(data)BEGINCASEdataISWHEN"0000”=>LED7S<="0111111"WHEN"0001”=>LED7S<="0000110"WHEN"0010"=>WHEN"0011"=>WHEN"0100"=>WHEN"0101"=>WHEN"0110"=>WHEN"0111"=>WHEN"1000

9、"=>WHEN"1001"=>WHEN"1010"=>LED7S<="1011011"LED7S<="1001111"LED7S<="1100110"LED7S<="1101101"LED7S<="1111101"LED7S<="0000111"LED7S<="1111111"LED7S<="1101111"WHEN&qu

10、ot;1011"=>WHEN"1100"=>WHEN"1101"=>WHEN"1110"=>WHEN"1111"=>WHENOTHERS=>ENDCASE;LED7S<="1111100"LED7S<="0111001"LED7S<="1011110"LED7S<="1111001"LED7S<="1110001"NULL;LED7S<

11、="1110111"ENDPROCESS;END;2、8位動態(tài)譯碼顯示電路LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITYSCAN_LEDISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;Data1,data2,data3,data4,data5,data6,data7,data8:inSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0)SG:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);-段控制信號輸出BT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNT

12、O0);-位控制信號輸出END;ARCHITECTUREoneOFSCAN_LEDISSIGNALCNT8:STD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);SIGNALdispdata:INTEGERRANGE0TO15;BEGINP1:PROCESS(CNT8)BEGINCASECNT8ISWHEN"000"=>BT<="00000001"dispdata<=data1;WHEN"001"=>BT<="00000010"dispdata<=data2;WHEN"

13、010"=>BT<="00000100"dispdata<=data3;WHEN"011"=>BT<="00001000"dispdata<=data4;WHEN"100"=>BT<="00010000"dispdata<=data5;WHEN"101"=>BT<="00100000"dispdata<=data5;WHEN"110"=>BT<

14、="01000000"dispdata<=data7;WHEN"111"=>BT<="10000000"dispdata<=data8;WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESSP1;P2:PROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENCNT8<=CNT8+1;ENDIF;ENDPROCESSP2;P3:PROCESS(A)-譯碼電路BEGINCASEAISWHEN0=>SG<="0111

15、111"WHEN1=>SG<="0000110"WHEN2=>SG<="1011011"WHEN3=>SG<="1001111"WHEN4=>SG<="1100110"WHEN5=>SG<="1101101"WHEN6=>SG<="1111101"WHEN7=>SG<="0000111"WHEN8=>SG<="1111111"WHEN9=>SG<="1101111"WHEN10=>SG<="1110111"WHEN11=>SG<="1111100"WHEN12=>SG<="0111001"WHEN13=>SG<="1011110"WHEN14=>SG<="1111001"WHEN15=>SG<="1110001"WHEN