EDA實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)-基于FPGA的動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)new(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上FPGA實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)及記錄實(shí)驗(yàn)三 基于FPGA的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?） 掌握FPGA工作的基本原理、FPGA硬件平臺(tái)的使用；（2） 熟悉7段數(shù)碼管顯示譯碼電路的設(shè)計(jì)。（3） 掌握數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示原理及動(dòng)態(tài)掃描電路的設(shè)計(jì)。2. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)：利用FPGA硬件平臺(tái)上的6位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示計(jì)數(shù)器輸出數(shù)據(jù)。3. 電路設(shè)計(jì)（1） 頂層電路由分頻模塊fre_div，計(jì)數(shù)器模塊counter100，譯碼顯示模塊diaplay構(gòu)成。分頻模塊fre_div將可將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)晶體振蕩器提供的50MHz時(shí)鐘信號(hào)分頻，輸出500Hz，1KHz及 1Hz三種信號(hào)備用，conter10

2、0模塊實(shí)現(xiàn)模100計(jì)數(shù)功能，display模塊為數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示模塊，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)數(shù)字在6位數(shù)碼管上的動(dòng)態(tài)顯示。（2） 分頻器模塊fre_div該模塊已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，存放在F盤502文件夾里，使用時(shí)請(qǐng)自行拷貝至當(dāng)前工程文件夾，并按設(shè)計(jì)需要選擇合適的輸出。（3） 計(jì)數(shù)器模塊counter100該計(jì)數(shù)器模塊實(shí)現(xiàn)模100計(jì)數(shù)。此處同學(xué)們應(yīng)掌握數(shù)據(jù)總線的畫法。（4） 譯碼顯示模塊display該模塊由counter6模塊，dig_select模塊，seg_select模塊以及decoder模塊構(gòu)成，請(qǐng)同學(xué)們自行完成該模塊總體設(shè)計(jì)，當(dāng)display模塊的輸入信號(hào)scanclk頻率為1KHz時(shí)，數(shù)碼管掃描周期為3

3、6ms，每次掃描每位數(shù)碼管顯示時(shí)長6ms。各子模塊設(shè)計(jì)思路如下。a) counter6模塊該模塊需使用74390設(shè)計(jì)一個(gè)模6的計(jì)數(shù)器。請(qǐng)?jiān)诳瞻滋幾鲱A(yù)設(shè)計(jì)，畫出電路圖。b) dig_select模塊該模塊用于選擇6位數(shù)碼管中的某一位顯示相應(yīng)字形。74138為3-8譯碼器，功能表見附錄。c) decoder模塊可將4位8421BCD碼譯為七段碼，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管以十進(jìn)制數(shù)形式顯示數(shù)字。7448為共陰極數(shù)碼管譯碼器，功能表見附錄。d) seg_select模塊該模塊功能是從6組4bit信號(hào)中選擇一組作輸出。（注意自行添加輸入輸出端）上圖中seclect1bit模塊可使用74151設(shè)計(jì)，其功能為從6位輸入數(shù)

4、據(jù)中選擇1位輸出。請(qǐng)大家在下面空白處完成預(yù)設(shè)計(jì)。4. 引腳配置（列出輸入輸出引腳號(hào)）引腳名引腳號(hào)引腳名引腳號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)輸出節(jié)點(diǎn)5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如：波形結(jié)果、硬件平臺(tái)結(jié)果；實(shí)驗(yàn)過程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、遇到的問題及解決方法等）6. 附錄：（附錄部分不用隨實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交）（1） 數(shù)碼管原理。LED數(shù)碼管也稱為半導(dǎo)體數(shù)碼管，是目前數(shù)字電路中最常用的顯示器件之一，它以發(fā)光二極管作為筆段，分為共陰和共陽兩種，其差別在于共陰數(shù)碼管的八段發(fā)光二極管的陰極都連在一起，而陽極對(duì)應(yīng)各段分別控制；共陽數(shù)碼管則是八段發(fā)光二極管的陽極連在一起，陰極各段可分別控制，具體見下圖。 （a）引腳圖 （b）共陰極 （c）共陽極段

5、數(shù)碼管引腳圖引腳圖中的3腳和8腳是公共端com，連在一起，7段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)共計(jì)8段，因此對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行編碼正好是一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制）。以共陰數(shù)碼管為例，公共端接GND，其余各段高電平點(diǎn)亮，則數(shù)碼編碼見表。顯示dpgfedcba000111111100000110201011011301001111401010101501011101601111101700000111801111111901011111A01110111B01111100C00111001D01011110E01111001F01110001數(shù)碼管有兩種顯示方式：Ø 靜態(tài)顯示每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)段選信號(hào)（ag、d

6、p）都必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形。當(dāng)送入一次字型碼后，顯示可一直保持，直到送入新的字形碼為止。優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，便于控制顯示。缺點(diǎn)是占用I/O口資源太多，如有8個(gè)數(shù)碼管，就需要8×8=64個(gè)I/O口。Ø 動(dòng)態(tài)顯示將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制。如有8個(gè)數(shù)碼管，則一共需要16個(gè)I/O口（8個(gè)段選、8個(gè)位選），見圖2-5-2，其中k1k8是位選信號(hào)。當(dāng)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們

7、只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開（以共陰數(shù)目管為例，低電平選中相應(yīng)數(shù)碼管），該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字型碼，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，利用發(fā)光二極管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人感覺各位數(shù)碼管同時(shí)在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，但是能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。8位數(shù)碼動(dòng)態(tài)掃描顯示電路（2） 7448譯碼器7448功能表序 號(hào)輸 入輸 出LTRBIDCBABI/RBOQaQbQcQdQeQfQg字形01100001111111011X000110110000121X001011101101231X001111111001341X010010110011451X010111011011561X011010011111671X011111110000781X100011111111891X1001111100119101X101010001101111X101110011001121X110010100011131X1101