利用按键开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书 2.docx

利用按键开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书 2.docx

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利用按键开关控制数码管进行十六进制数字显示说明书2

中北大学

课程设计说明书

学生姓名:

XXX

学号：

XXX

学院:

仪器与电子学院 

专业:

微电子科学与工程

题目:

利用按键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）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:

instd_logic;

con:

instd_logic_vector（3downto0）;

q:

outstd_logic_vector（6downto0））;

endmzg;

architecturebehaveofmzgis

signalconi:

std_logic_vector（6downto0）;

begin

process（clk,reset,con）

begin

if（reset='1'）

thenconi<="1111111";

else

if（clk'eventandclk='1'）

then

caseconis

when"0000"=>coni<="0111111";

when"0001"=>coni<="0000110";

when"0010"=>coni<="1011011";

when"0011"=>coni<="1001111";

when"0100"=>coni<="1100110";

when"0101"=>coni<="1101101";

when"0110"=>coni<="1111101";

when"0111"=>coni<="0000111";

when"1000"=>coni<="1101111";

when"1001"=>coni<="1111011";

when"1010"=>coni<="1110111";

when"1011"=>coni<="1111100";

when"1100"=>coni<="0111001";

when"1101"=>coni<="1011110";

when"1110"=>coni<="1111001";

when"1111"=>coni<="1110001";

whenothers=>coni<=coni;

endcase;

endif;

q<=coni;

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

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