利用按键开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书 2Word格式.docx
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李圣昆职称:
讲师
2014年6月22日
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1、课程设计目的
（1）学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握数码管的工作原理及应用。
（2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。
（3）学习掌握可编程器件设计的全过程。
2、课程设计内容和要求
2.1、设计内容
利用按键开关控制数码管进行十六进制显示。
2.2、设计要求
（1）学习掌握拨码开关控制模块、数码管的工作原理及应用；
（2）熟练掌握VHDL编程语言，编写按键开关控制模块的控制逻辑；
（3）仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能；
（4）下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现十六进制数字的显示；
（5）整理设计内容，编写设计说明书。
3、设计方案及其实现
3.1、设计思路
由于七段数码管是共阴极的，顾可以用七个电平驱动数码管的显示。
通过对不同管脚的点亮，使数码管显示十六进制的每个数字。
可以用四个拨码开关组合成4位BCD以表示十六进制。
当四位BCD变化时，在输出端输出相应的高低电平以驱动七段数码管的显示。
3.2、工作原理及框图
七段共阴极数码管由数码管由abcdefg七段组成，分别对不同的引脚写高电平可以点亮。
总体原理图如下图：
图1总体原理图
七段数码管如下图所示：
图2七段数码管原理图
由图知，如果要显示数字“0”，只需点亮abcdef段,对应的输出端电平为1111110.要显示数字“1”，只需点亮bc段,对应的输出端电平为0110000.要显示数字“2”，只需点亮abdeg段,对应的输出端电平为1101101.同理可以显示其他数字和字母
3.3、模块功能描述
根据输出功能的要求，写出如下vhdl代码已实现所需的功能。
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityshiliuis
port（clk:
instd_logic;
reset:
con:
instd_logic_vector（3downto0）;
q:
outstd_logic_vector（6downto0））;
endmzg;
architecturebehaveofmzgis
signalconi:
std_logic_vector（6downto0）;
begin
process（clk,reset,con）
if（reset='
1'
）
thenconi<
="
1111111"
;
else
if（clk'
eventandclk='
）
then
caseconis
when"
0000"
=>
coni<
0111111"
when"
0001"
0000110"
0010"
1011011"
0011"
1001111"
0100"
1100110"
0101"
1101101"
0110"
1111101"
0111"
0000111"
1000"
1101111"
1001"
1111011"
when"
1010"
1110111"
when"
1011"
1111100"
1100"
0111001"
1101"
1011110"
1110"
1111001"
1111"
1110001"
whenothers=>
=coni;
endcase;
endif;
q<
endif;
endprocess;
endbehave;
3.4、仿真结果
通过拨动开关对输入端依次输入BCD码，然后仿真得出以下波形图。
图3仿真波形图
3.5、实验箱验证情况
将程序仿真编译后下载到FPGA芯片，拨动拨码开关，可以在数码管上依次显示十进制的数字，如下面的图所示：
图4显示0图图5显示1图
图62显示图图73显示图
图84显示图图95显示图
图106显示图图117显示图
图128显示图图139显示图
图1410（A）显示图图1511（b）显示图
图1612（C）显示图图1713（d）显示图
4、课程设计总结
PLD的发展趋势：
向高集成度、高速度方向进一步发展，最高集成度已达到400万门；
向低电压和低功耗方向发展，内嵌多种功能模块RAM，ROM，FIFO，DSP，CPU方向发展；
向数、模混合可编程方向发展。
以此我们必须掌握FPGA的开发及应用。
要实现某一功能，首先应根据要求查找相关资料，确定实现方案。
然后设计输入，对输入的文件编译后波形仿真。
经过仿真后下载到FPGA再进行验证，最终实现功能。
同时本次课程设计对数字电子技术有了更进一步的熟悉，实际操作和课本上的知识有很大联系，但又高于课本，一个看似很简单的电路，要动手把它设计出来就比较困难了，因为是设计要求我们在以后的学习中注意这一点，要把课本上所学到的知识和实际联系起来，同时通过本次电路的设计，不但巩固了所学知识，也使我们把理论与实践从真正意义上结合起来，增强了学习的兴趣，考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力。
通过设计拔河游戏机控制电路，让我对数字逻辑这门课有了更深刻的了解，对电子器件的认识也不再停留在字面上，实现了从理论到实践的飞跃。
我了解到理论和实践是分不开的。
只有理论不行，当你面对一堆元气件时，你会茫然不知所措；
可只懂实践也不行，当别人问你为什么会这样，怎么样才算正确，你如果说凭感觉是不足以服人的。
学习的目的就是去应用，只有实践才能将书本知识转化为实用的技能。
5、参考文献
1．任勇峰，庄新敏.VHDL与硬件实现速成.北京：
国防工业出版社，2005
2.侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.西安：
西安电子科技大学出版社，1999
3.基于FPGA的数字系统设计.西安：
西安电子科技大学出版社，2008
4.罗苑棠.CPLD/FPGA常用模块与综合系统设计实例精讲.北京：
电子工业出版社，2007
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