北邮数电实验-数码管扫描显示控制器设计与实现Word格式文档下载.docx
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2.掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法
二．实验所用仪器及元器件
1.计算机
2.直流稳压电源
3.数字系统与逻辑设计实验开发板
三．实验任务要求
1.用VHDL语言设计并实现六个数码管串行扫描电路，要求同时显示0，1，2，3，4，5这六个不同的数字图形到六个数码管上，仿真下载验证其功能。
2.用VHDL语言设计并实现六个数码管滚动显示电路。
（选作）
I.循环滚动，始终点亮6个数码管，左出右进。
状态为：
012345－123450－234501－345012－450123－501234－012345
II.向左滚动，用全灭的数码管充右边，直至全部变灭，然后再依次从右边一个一个地点亮。
012345－12345X－2345XX－345XXX－45XXXX－5XXXXX－XXXXXX－XXXXX0－XXXX01－XXX012－XX0123－X01234－012345，其中’X’表示数码管不显示。
四．实验设计思路及过程
1.实验原理
为使得输入控制电路简单且易于实现，采用动态扫描的方式实现设计要求。
动态扫描显示需要由两组信号来控制：
一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；
另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。
各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。
因此在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，6位数码管将显示相同的字符。
若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。
同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。
这样在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。
虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。
总之，多个数码管动态扫描显示，是将所有数码管的相同段并联在一起，通过选通信号分时控制各个数码管的公共端，循环一次点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率大于50Hz，将看不到闪烁现象。
6个数码管则需要50*6=300Hz以上才能看到持续稳定点亮的现象。
2.设计思路
设计时序电路，选用模值为6的计数器，通过一个3线至6线译码器，产生段码，依次控制6个LED的亮灭，使得某一时刻有且仅有一个LED点亮，同时产生对应的，将点亮的LED数码管赋值显示为相应的数码予以显示。
由于扫描频率较高，6位LED数码管序列将显示持续稳定的0至5的数码。
3.VHDL代码
A.实验任务1
①实现代码
LIBRARYIEEE;
USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITYGKY07P14IS
PORT（clk,clear:
INSTD_LOGIC;
q:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
countout:
OUTSTD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0））;
ENDGKY07P14;
ARCHITECTUREbehaveOFGKY07P14IS
SIGNALq_temp:
STD_LOGIC_VECTOR（6DOWNTO0）;
SIGNALcount:
STD_LOGIC_VECTOR（5DOWNTO0）;
SIGNALcnt:
INTEGERRANGE0TO5;
BEGIN
p1:
PROCESS（clk）
BEGIN
IF（clk'
EVENTANDclk='
1'
）THEN
IF（cnt=5）THENcnt<
=0;
ELSE
cnt<
=cnt+1;
ENDIF;
ENDIF;
ENDPROCESS;
p2:
PROCESS（cnt）
IF（clear='
0'
）THENcount<
="
111111"
;
ELSE
CASEcntIS
WHEN1=>
count<
101111"
q_temp<
0110000"
WHEN2=>
110111"
1101101"
WHEN3=>
111011"
1111001"
WHEN4=>
111101"
0110011"
WHEN5=>
111110"
1011011"
WHEN0=>
011111"
1111110"
ENDCASE;
countout<
=count;
q<
=q_temp;
ENDbehave;
②代码说明
通过分频器输入产生选通脉冲，控制0至5号LED数码管依次亮灭，同时使用数码显示信号使得数码管显示相应数码。
实现时通过连接引入分频信号，通过数据选择器选择数码管。
计数器信号触发数据选择器，赋值给位码触发数码管显示数码。
最终实现动态扫描显示数字序列。
B.实验任务2-I
PORT（clk,clear:
q:
countout:
SIGNALcnt,cnt1:
SIGNALtmp:
INTEGERRANGE0TO15999;
signalclk1:
STD_LOGIC;
p0:
PROCESS（clk,clear）
IFclear='
THENtmp<
ELSIFclk'
THEN
IFtmp=15999THEN
tmp<
ELSE
=tmp+1;
ENDIF;
ENDPROCESSp0;
PROCESS（tmp）
IFclk'
IFtmp<
1000THEN
clk1<
='
ENDPROCESSp1;
ENDPROCESSp2;
p3:
PROCESS（clk1）
IF（clk1'
EVENTANDclk1='
IF（cnt1=5）THENcnt1<
cnt1<
=cnt1+1;
ENDPROCESSp3;
p4:
PROCESS（cnt,cnt1）
）THENq_temp<
0000000"
CASEcnt+cnt1IS
WHEN6=>
WHEN7=>
WHEN8=>
WHEN9=>
WHEN10=>
WHEN11=>
WHENOTHERS=>
ENDPROCESSp4;
p5:
PROCESS（cn
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