EDA八段动态数码管显示设计实验报告.docx
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EDA八段动态数码管显示设计实验报告
第十周动态数码管显示设计报告
姓名：
学号：
专业：
班级：
指导教师：
2012年11月8日
《EDA技术及应用》课程设计任务书……………………………………3
实验目的…………………………………………………………………5
设计要求…………………………………………………………………5
实验设备…………………………………………………………………5
扫描原理…………………………………………………………………5
设计任务…………………………………………………………………6
实验程序…………………………………………………………………6
时序仿真波形图…………………………………………………………7
仿真结果…………………………………………………………………8
模拟电路…………………………………………………………………8
设计总结…………………………………………………………………8
课程设计评分表…………………………………………………………9
《EDA技术及应用》课程设计任务书
一、设计题目
动态数码管显示设计
二、设计主要内容
本课题要求掌握使用QuartusII设计数字系统的设计思路和设计方法。
学习VHDL基本逻辑电路的综合设计应用。
掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法。
掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法。
设计一个八位数码管共阴极动态扫描显示控制电路，要求显示学生自己的学号。
利用实验室设备完成系统设计并进行运行调试。
1、具体设计内容如下：
（1）静止显示学号；
（2）动态循环显示学号。
2、提供设计报告，报告要求包括以下内容：
设计思路、设计输入文件、设计与调试过程、模拟仿真结果和设计结论。
三、原始资料
1、LED显示模块原理
LED有段码和位码之分，所谓段码就是让LED显示出“8.”的八位数据，一般情况下要通过一个译码电路，将输入的4位2进制数转换为与LED显示对应的8位段码。
位码也就是LED的显示使能端，对于共阳级的LED而言，高电平使能。
要让8个LED同时工作，显示数据，就是要不停的循环扫描每一个LED，并在使能每一个LED的同时，输入所需显示的数据对应的8位段码。
虽然8个LED是依次显示，但是受视觉分辨率的影响，看到的现象是8个LED同时工作。
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。
2、系统结构图信号名与芯片引脚对照表
硬件资源
元件引脚
EP3C引脚序号
电路使用说明
LED
数码显示
A
133
该部分电路为固定电路。
使用LED数码显示时请按照器件引脚分配表进行引脚分配后再下载到芯片中。
B
135
C
136
D
137
E
138
F
141
G
142
Dp
128
74LS138
S1
125
S2
126
S3
127
3、课程设计使用设备
（1）EDA及SOPC综合实验平台；
（2）导线若干；
（3）PC机；
（4）QuartusII开发工具软件。
四、要求的设计成果
（1）根据控制要求设计硬件电路原理图。
（2）编写用于系统仿真的VHDL源程序。
（3）系统仿真及验证结果。
（4）编写《EDA技术及应用课程设计》报告，课程设计报告内容包括：
①设计方案、课程设计过程和设计思想、方法、原理。
②画出系统的原理图。
③VHDL语言程序及仿真波形。
④参考资料、参考书及参考手册。
⑤其他需要说明的问题，例如操作说明、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
⑥《可编程控制器技术课程设计》报告可以手写，也可以用电脑编排打印，报告格式按照《华中科技大学武昌分校课程设计管理办法》执行。
课程设计报告要求内容正确完整，图表清晰，叙述简明，语句通顺，字数不得少于2000汉字。
⑦课程设计报告按封面、任务书、设计说明书、图纸、实物照片贴页（实物照片贴在A4复印纸上）、成绩评定表的顺序装订。
一、实验目的
1．了解实验箱中8位七段数码管显示模块的工作原理。
2．熟悉VHDL硬件描述语言及设计专用数字集成电路的自顶向下的设计思想。
3．掌握利用CPLD/FPGA设计8位七段数码管扫描显示驱动电路的方法。
二、设计要求
（1）分析设计要求，明确性能指标。
必须仔细分析课题要求,性能，指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。
（2）确定合理的总体方案，对各种方案进行比较，以电路的先进性，结构的繁简，成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。
（3）设计各单元电路。
总体方案化整为零，分解成若干自行同或单元电路，逐个设计。
（4）组成系统。
在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按照信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出表的说明。
技术指标:
（1）发光强度比
由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同，所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。
比值可以再1.5-2.3间，最大不能超过2.5.
（2）脉冲正向电流
若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为A，则在脉冲下，正向电流可以远大于A。
脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。
三、实验设备
1．计算机（配置为：
P4CPU128M内存）；
2．实验软件QuartusⅡ
四、扫描原理
为了减少8位显示信号的接口连接线，实验箱中的数码显示采用扫描显示工作模式。
即8位数码管的七段译码输入（a,b,c,d,e,f,g）是并联在一起的，而每一个数码管是通过一个
位选择sel[2..0]来选定的。
sel与数码管之间是一3-8译码的关系，即sel为“000”时，选中
第一个数码管，sel为“111”时，选中第八个数码管。
五、设计任务
本实验要求在课题范围内，自行设计出程序，并模拟出电路图，以实现在8个数码管上轮流显示字符0－F的功能。
六、实验程序
libraryieee;
useieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entityscan_ledis
port（clk:
instd_logic;
sg:
outstd_logic_vector（6downto0）;
bt:
outstd_logic_vector（7downto0））;
end;
architectureoneofscan_ledissignalcnt8:
std_logic_vector（2downto0）;
signala:
integerrange0to15;
beginp1:
process（cnt8）
begincasecnt8is
when"000"=>bt<="00000001";A<=1;
when"001"=>bt<="00000010";A<=3;
when"010"=>bt<="00000100";A<=5;
when"011"=>bt<="00001000";A<=7;
when"100"=>bt<="00010000";A<=9;
when"101"=>bt<="00100000";A<=11;
when"110"=>bt<="01000000";A<=13;
when"111"=>bt<="10000000";A<=15;
whenothers=>null;
endcase;
endprocessp1;
p2:
process（clk）
begin
ifclk'eventandclk='1'thencnt8<=cnt8+1;
endif;
endprocessp2;
p3:
process（a）
begin
caseais
when0=>sg<="0111111";
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<="0000110";
endcase;
endprocessp3;
end;
七、时序仿真波形图
（1）打开波形编辑器。
选择“file"菜单中的”new"项，在“new"窗口中选择”otherfiles“中的”vectorwaveformfile"项，打开空白编辑器。
（2）设置时间仿真区域。
将仿真时间设置在一个比较合理的时间区域。
选择“edit”菜单中的“endtime...”项，在弹出的窗口中的“time"栏处输入“100”，单位选择“ms”，将整个仿真区域的时间设为10ms，单击“ok”按钮，结束设置。
（3）编辑输入波形。
单击选中波形编辑窗口的时钟信号名“clk1”，使之变成蓝色条，再单击左列的时钟设置键，打开窗口，将“clk”的周期设定为0.5ms，“phase”相位设为默认为零，“dutycycle”占空比设为默认值50%。
（4）设定数据模式。
单击信号“light”旁边的“+”号，可以打开信号的各个分量，查看信号的每一位。
如果双击“+”号左边的信号标记，可以打开该信号格式设置的对话框。
（5）波形文件存盘。
选择“file”菜单下的“save”命令，或直接单击工具栏上的按钮即可。
（6）仿真器参数设计。
选择“assignment”菜单下的“setting。
。
。
”项，在“setting”窗口中左侧“category”栏中选择“simulator”项，打开窗口，在“siumlationmode”项目下选择仿真激励文件“light.vwf”。
在“simulationperiod”栏中选择“runsimulationuntilallvectorstimuliareuse”即全程仿真；确认选中“simulationcoveragereporting”；毛刺检测“glitchdetection”为1us；功耗估算“generatesignalactivityfile”。
把所有的参数都设定好了之后，就可以观察相关的波形了。
八、仿真结果
九、模拟电路
十、设计总结
这次课程设计上网查的资料比较多，所以我觉得这次设计做起来比较顺手，基本上没遇到很多自己很难解决的问题。
但是这次试验收获也不少，首先，由于要自己查资料在自己结合着写程序，所以要对程序要一个比较深的了解，基本上每一句都要弄懂，就是因为这我在程序上花了不少时间，把程序弄得很懂，这在一方面让我复习了一下EDA的知识，也加强我对EDA的学习。
然后就是这次设计用的是Quartus这个软件，这个软件我觉得就是英文版的很难学习，应该经常使用才行，正好这次试验需要用这个软件，让我对英文软件有了起码的信心。
通过这次设计，对EDA这个课程有太大的了解！
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