34利用拨码开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书.docx

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34利用拨码开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书

中北大学

课程设计说明书

学生姓名:

 胡修勇

学号：

1106024234

学院:

仪器与电子学院 

专业:

微电子科学与工程

题目:

利用拨码开关控制数码管进行十六进制数字

显示 

指导教师：

李圣昆职称:

讲师

2014年6月22日

1.课程设计目的…………………………………………………………1

2．课程设计内容和要求…………………………………………………1

3．设计方案及其实现……………………………………………………1

3.1设计思路……………………………………………………………………1

3.2工作原理及原理图…………………………………………………………1

3.3模块功能描述………………………………………………………………2

3.4仿真结果……………………………………………………………………3

3.5实验箱验证情况……………………………………………………………4

4．课程设计总结…………………………………………………………8

5．参考文献………………………………………………………………8

1．课程设计目的

（1）学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握液晶显示器的工作原理及应用。

（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

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，编写拨码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（外加小数点）是共阴极的，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16进制的每个数字。

可以用四个拨码开关组合成4位二进制对应BCD码以表示16进制。

当四位BCD码变化时，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工作原理及原理图

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。

在输入端输入相应的bcd码，在输出端就会产生相应的电平以驱动数码管的显示。

由于只需要16个数的显示。

那么拨码开关只需用四个就可以实现16个数字的表示。

工作原理图如下：

七段数码管如下图所示：

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…如果要显示字母“A”，只需点亮abcefg段,对应的输出端电平为1110111.如果要显示字母“b”，只需点亮cdefg段,对应的输出端电平为0011111.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;

useieee.std_logic_arith.all;

entitybomakaiguanis

port（indata:

instd_logic_vector（3downto0）;

output:

outstd_logic_vector（6downto0））;

endentity;

architectureactionofbomakaiguanis

signalY:

std_logic_vector（6downto0）;

begin

process（indata）

begin

caseindatais

when"0000"=>Y<="1111110";--abcdefg

when"0001"=>Y<="0110000";--4321

when"0010"=>Y<="1101101";when"0011"=>Y<="1111001";

when"0100"=>Y<="0110011";when"0101"=>Y<="1011011";

when"0110"=>Y<="1011111";when"0111"=>Y<="1110000";

when"1000"=>Y<="1111111";when"1001"=>Y<="1111011";

when"1010"=>Y<="1110111";when"1011"=>Y<="0011111";

when"1100"=>Y<="1001110";when"1101"=>Y<="0111101";

when"1110"=>Y<="1001111";when"1111"=>Y<="1000111";

whenothers=>Y<="0001000";

endcase;

output<=Y;

endprocess;

endarchitecture;

3.4仿真结果

通过对四个输入端（对应于拨码开关的高或低电平信号）输入十六个四位BCD码数字，然后仿真得出以下波形图，有七个输出端分别对应数码管的七个段发光二极管。

3.5实验箱验证情况

对FPGA分配引脚，保存并重新编译，如下图。

将程序仿真编译后下载到FPGA芯片，如图。

拨动拨码开关，可以在数码管上依次显示16进制的数字。

以下是拨动拨码开关显示的16进制数的截图，从0到F的显示。

4．课程设计总结

通过本次实验，掌握了对FPGA的简单控制、应用及开发流程。

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。

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