數(shù)字顯示電路設(shè)計

1、物理與電子工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書 設(shè)計題目： 數(shù)字顯示電路設(shè)計 專 業(yè)： 自動化 班 級： 10級1班 學(xué)生姓名: 李想 學(xué) 號: 2110341106 指導(dǎo)教師： 胡林 年 月 日16 / 22物理與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)： 自動化 班級： 10級2班 學(xué)生姓名李想學(xué)號2110341106課程名稱數(shù)字電路設(shè)計題目數(shù)字顯示電路設(shè)計設(shè)計目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求1、課程設(shè)計是專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)。本次課程設(shè)計的目的是熟悉和掌握數(shù)字顯示電路的應(yīng)用方法，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。2、理解數(shù)字顯示電路的原理。3、掌握數(shù)字顯示電路的應(yīng)用范圍、核心儀器及應(yīng)用

2、電路。4、檢索閱讀與課程設(shè)計課題相關(guān)的國內(nèi)科技文獻(xiàn)，書寫并按時提交規(guī)范的課程設(shè)計。5、在調(diào)查、實驗、論文撰寫等環(huán)節(jié)中，應(yīng)尊重事實、尊重實驗結(jié)果，嚴(yán)肅認(rèn)真的的完成每一個環(huán)節(jié)的相關(guān)工作。6、課程設(shè)計應(yīng)論述層次清晰，概念準(zhǔn)確，語句通順。7、獨立完成課程設(shè)計的撰寫工作，不得抄襲和剽竊他人成果。8、符合課程設(shè)計寫作規(guī)范，整篇文章不少于3000字。工作量2周時間，每天3學(xué)時，共計42學(xué)時進度安排第1天：下達(dá)任務(wù)書第2-5天：搜集資料，完成課程設(shè)計的文獻(xiàn)查閱、試驗或調(diào)研工作。第6-8天：完成課程設(shè)計的初稿，并提交指導(dǎo)教師。第9-14天：完成課程設(shè)計的修改，最終定稿。主要參考資料1路勇.電子電路實驗及仿真M.

3、北京：北京交通大學(xué)出版社，2010.2孟濤.電工電子EDA實踐教程M.北京：機械工業(yè)出版社，2010.3高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社，20054候建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計實驗與課程設(shè)計M.北京:高等教育出版社,2007. 指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘 要采用動態(tài)掃描的方式實現(xiàn)設(shè)計要求。動態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此在同一時刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的

4、話，6位數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣在同一時刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。 MAX+PLUS II 是一個完全集成化的可編程邏輯環(huán)境，能滿足用戶各種各樣的設(shè)計需要。它支持Altera公司不同結(jié)構(gòu)的器件，可在多平臺上運行。MAX+PLUS II 具有突出的靈活性和高效性，為設(shè)計者提供了多種可自由選擇的設(shè)計方法和工具。豐富的圖形界面，可隨

5、時訪問的在線幫助文檔，使用戶能夠快速輕松地掌握和使用MAX+PLUSII軟件。 MAX+PLUSII 具有的強大功能極大地減輕了設(shè)計者的負(fù)擔(dān)，使設(shè)計者可以快速完成所需的設(shè)計，使用該軟件，用戶從開始設(shè)計邏輯電路到完成器件下載編程一般只需要數(shù)小時時間，其中設(shè)計的編譯時間往往僅需數(shù)分鐘。用于可在一個工作日內(nèi)完成實現(xiàn)設(shè)計項目的多次修改，直至最終設(shè)計定型。 MAX+PLUS II 開發(fā)系統(tǒng)眾多突出的特點，使它深受廣大用戶的青睞。 關(guān)鍵詞：數(shù)字顯示電路；動態(tài)掃描；段碼目 錄第一章 設(shè)計任務(wù)11.1 項目名稱：設(shè)計數(shù)字顯示電路11.2項目設(shè)計說明11.2.1設(shè)計任務(wù)和要求11.2.2進度安排11.3項目總體

6、功能模塊圖2第二章 需求分析22.1問題基本描述22.2系統(tǒng)模塊分解32.3系統(tǒng)各模塊功能的基本要求3第三章 設(shè)計原理33.1 設(shè)計原理33.2 MAXPLUSII介紹4第四章 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計54.1.1數(shù)碼管位選控制模塊流程圖54.1.2輸入輸出引腳及其功能說明54.1.3程序代碼實現(xiàn)64.2數(shù)據(jù)選擇模塊74.2.1.數(shù)據(jù)選擇模（八選一模塊）塊流程圖74.2.2輸入輸出引腳及其功能說明74.2.3程序代碼實現(xiàn)74.3七段譯碼器模塊84.3.1七段譯碼器模塊模塊流程圖84.3.2輸入輸出引腳及其功能說明84.3.3程序代碼實現(xiàn)8第五章調(diào)試并分析結(jié)果95.1輸入說明95.2預(yù)計輸出95.3測試

7、結(jié)果記錄95.4測試結(jié)果分析10第六章 結(jié)論106.1心得體會10參 考 文 獻(xiàn)11附 錄12第一章 設(shè)計任務(wù)1.1 項目名稱：設(shè)計數(shù)字顯示電路本項目的主要內(nèi)容是設(shè)計并實現(xiàn)8位數(shù)碼管輪流顯示8個數(shù)字。該電路將所學(xué)的數(shù)字電路與系統(tǒng)大部分知識和VHDL語言結(jié)合。1.2項目設(shè)計說明1.2.1設(shè)計任務(wù)和要求A、用CPLD設(shè)計一個八位數(shù)碼管顯示電路；B、8位數(shù)碼管輪流顯示8個數(shù)字，選擇合適的時鐘脈沖頻率實現(xiàn)8個數(shù)碼 管同時被點亮的視覺效果。1.2.2進度安排第一周至第二周每周二2課時，共10課時。具體安排為：第一周至第三周 6課時自行設(shè)計、第四周實驗結(jié)果驗收、第五周交報告并進行答辯。1.3項目總體功能模

8、塊圖第二章 需求分析2.1問題基本描述基本系統(tǒng)流程圖如下2.2系統(tǒng)模塊分解動態(tài)掃描顯示電路的主要組成為：計數(shù)器、顯示譯碼器、32選4數(shù)據(jù)選擇器、掃描電路組成。2.3系統(tǒng)各模塊功能的基本要求1、計數(shù)器：CN8模塊輸入信號是時鐘脈clk，每遇到一個時鐘脈沖clk上升沿時，內(nèi)部累 加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進制數(shù)的形式輸出。要顯示8位數(shù)字，所以用3位2進制數(shù)作為輸出。輸出信號為cout0.2。2、八選一數(shù)據(jù)選擇模塊：模塊輸入信號一個是數(shù)據(jù)選擇器的位置碼SEL2.0,另一部分是數(shù)據(jù)信息A3.0F3.0.位置碼是SEL2.0來自時鐘脈沖計數(shù)器CN6，由位置碼SEL2.0決定輸出哪個輸入數(shù)據(jù)。輸出

9、信號是q3.0； 3、掃描顯示譯碼器：完成對7字段數(shù)碼管顯示的控制。第三章 設(shè)計原理3.1 設(shè)計原理采用動態(tài)掃描的方式實現(xiàn)設(shè)計要求。動態(tài)掃描顯示需要由兩組信號來控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來控制顯示的字形，稱為段碼；另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。各位數(shù)碼管的段線并聯(lián)，段碼的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此在同一時刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，6位數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，段線上輸出

10、相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣在同一時刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而且同一時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示?？傊鄠€數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，是將所有數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，通過選通信號分時控制各個數(shù)碼管的公共端，循環(huán)一次點亮多個數(shù)碼管，并利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要掃描的頻率較大，將看不到閃爍現(xiàn)象。將會看到6個數(shù)碼管持續(xù)穩(wěn)定點亮的現(xiàn)象。3.2 MAXPLUSII介紹 MA

11、X+PLUS II 是一個完全集成化的可編程邏輯環(huán)境，能滿足用戶各種各樣的設(shè)計需要。它支持Altera公司不同結(jié)構(gòu)的器件，可在多平臺上運行。MAX+PLUS II 具有突出的靈活性和高效性，為設(shè)計者提供了多種可自由選擇的設(shè)計方法和工具。豐富的圖形界面，可隨時訪問的在線幫助文檔，使用戶能夠快速輕松地掌握和使用MAX+PLUSII軟件。 MAX+PLUSII 具有的強大功能極大地減輕了設(shè)計者的負(fù)擔(dān)，使設(shè)計者可以快速完成所需的設(shè)計，使用該軟件，用戶從開始設(shè)計邏輯電路到完成器件下載編程一般只需要數(shù)小時時間，其中設(shè)計的編譯時間往往僅需數(shù)分鐘。用于可在一個工作日內(nèi)完成實現(xiàn)設(shè)計項目的多次修改，直至最終設(shè)計定

12、型。 MAX+PLUS II 開發(fā)系統(tǒng)眾多突出的特點，使它深受廣大用戶的青睞。 MAX+PLUSII支持 Altera公司的 Classic、ACEX 1K、 MAX 3000、 MAX 5000、 MAX 7000、 MAX 9000、 FLEX 6000和 FLEX 10K等系列的可編程邏輯器件，門數(shù)為600250000門，提供了工業(yè)界真正與結(jié)構(gòu)無關(guān)的可編程邏輯設(shè)計環(huán)境。MAX+PLUSII的編輯器還提供了強大的邏輯綜合與優(yōu)化功能以減輕用戶的設(shè)計負(fù)擔(dān)。MAX+PLUSII軟件的設(shè)計輸入、處理、校驗功能完全集成于可編程邏輯開發(fā)工具內(nèi)，從而可以更快的進行調(diào)試，縮短開發(fā)周期。設(shè)計者可以從各種設(shè)計

13、輸入、編輯、校驗及器件編程工具中作出選擇，形成用戶風(fēng)格的開發(fā)環(huán)境，必要時還可以在保留原始功能的基礎(chǔ)上添加新的功能。由于MAX+PLUSII支持多種器件系列，設(shè)計者無須學(xué)習(xí)新的開發(fā)工具即可對新結(jié)構(gòu)的器件進行開發(fā)。MAX+PLUSII軟件支持多種HDL的設(shè)計輸入，包括標(biāo)準(zhǔn)的VHDL、 Verilog HDL及Altera公司自己開發(fā)的硬件描述語言AHDL。MAX+PLUS II 由設(shè)計輸入、項目處理、項目檢驗和器件編程等4部分組成，所有這些部分都集成在一個可視化的操作環(huán)境下。MAX+PLUS II 管理窗口包括項目路徑、工作文件標(biāo)題條、MAX+PLUS II菜單條、快捷工具條和工作區(qū)等幾個部分。設(shè)

14、置好授權(quán)碼后，啟動MAX+PLUS II即進入MAX+PLUS II 管理窗口，如圖6.4所示。MAX+PLUS II 還為用戶提供了功能強大的在線幫助功能。通過使用在線幫助，用戶可以獲得設(shè)計中所需的全部信息。第四章 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計4.1計數(shù)（數(shù)碼管位選控制）模塊4.1.1數(shù)碼管位選控制模塊流程圖 4.1.2輸入輸出引腳及其功能說明CN8模塊輸入信號是時鐘脈沖clk，每遇到一個時鐘脈沖clk上升沿時，內(nèi)部累加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進制數(shù)的形式輸出。要顯示八位數(shù)字，所以用3位2進制數(shù)作為輸出。輸出信號為cout0.2?？傊峭ㄟ^輸入輸出信號來對數(shù)碼管進行位選控制。4.1.3程序代碼實

15、現(xiàn)library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cn8 is port(clr,start,clk: in bit; cout: out std_logic_vector(2 downto 0)）;end cn8;architecture a of cn8 is signal temp:std_logic_vector(2 downto 0);begin process(clk,clr) begin if clr=0 then temp=000; cout=111 then tem

16、p=000; cout=1; else temp=temp+1; cout=0; end if; end if; end if; end process; coutcout:=a; When001=cout:=b;When010=cout:=c; When011=cout:=d; When100=cout:=e; When101=cout:=f; When110=cout:=g; When others =cout:=h; End case; Qqqqqqqqqqq=1101111; End case; End process;End rtl;第五章調(diào)試并分析結(jié)果5.1輸入說明clk時鐘輸入

17、Clr計數(shù)器清零（低電平有效） Start打開計數(shù)器（低電平有效）A3.0.H3.0 輸入要顯示的數(shù)字5.2預(yù)計輸出 Cout2.0數(shù)碼管位選控制 Q6.0數(shù)碼管段選控制5.3測試結(jié)果記錄同時顯示0，1，2，3，4，5，6,7這八個不同的數(shù)字圖形到八個數(shù)碼管上。5.4測試結(jié)果分析 輸入一個時鐘，驅(qū)動計數(shù)器工作。選用模值為8的計數(shù)器，依次控制8個數(shù)碼管的亮滅，使得某一時刻有且僅有一個數(shù)碼管點亮，同時產(chǎn)生對應(yīng)的，將點亮的數(shù)碼管賦值顯示為相應(yīng)的數(shù)碼予以顯示。由于掃描頻率較高，8位數(shù)碼管序列將顯示持續(xù)穩(wěn)定的0至7的數(shù)碼。第六章 結(jié)論6.1心得體會在課程設(shè)計之前，我學(xué)過51單片機，對硬件與軟件的了解有初

18、步的了解，其次我的題目相對較簡單-設(shè)計8位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路，所以上手特別的快。在編寫程序之前，我到實驗室實地考察了一下試驗箱，發(fā)現(xiàn)8位數(shù)碼管實驗無法實現(xiàn)，只能實現(xiàn)6位，開關(guān)實現(xiàn)數(shù)碼管數(shù)字變換也不現(xiàn)實，單單8位數(shù)碼管的數(shù)字就需要32個開關(guān)控制，試驗箱遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個要求，因此，我就設(shè)計全軟件來控制并且做得非常成功。最后驗收時聽老師分析，全軟件的程序有很大的缺陷，然后對我的設(shè)計又進一步的改進，用開關(guān)來進行控制。總之，通過這次課程設(shè)計，我對EDA技術(shù)有了更進一步的了解。也知道了如何把vhdl的程序裝到實驗的硬件中，然后如何的連接實驗箱上的管腳。 通過在上網(wǎng)查詢本次實驗相關(guān)資料。豐富了對EDA的了解。

19、參 考 文 獻(xiàn)1路勇.電子電路實驗及仿真M.北京：北京交通大學(xué)出版社，2010.2孟濤.電工電子EDA實踐教程M.北京：機械工業(yè)出版社，2010.3高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計M.北京：電子工業(yè)出版社，20054候建軍.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗、綜合設(shè)計實驗與課程設(shè)計M.北京:高等教育出版社,2007.附 錄課程設(shè)計中的程序如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity div2k isport(clk_in : in std_logic; clk_out : out std_l

20、ogic);end;architecture a of div2k issignal cnt : integer range 0 to 999;signal clk_tmp : std_logic;beginprocess(clk_in)beginif (clk_inevent and clk_in=1) thenif cnt=999 thencnt=0; clk_tmp= not clk_tmp;elsecnt=cnt+1;end if;end if;end process;clk_outCLK,clk_out=clk_tmp);-3線至6線譯碼器-A為位碼-P1:process(CNT6)

21、 BEGIN CASE CNT6 IS WHEN 0 = BT = 000 ; A BT = 001 ; A BT = 010 ; A BT = 011 ; A BT = 100 ; A BT = 101 ; A NULL ; END CASE ; END PROCESS P1;-拓展模塊-P2:process(clk_tmp) BEGIN IF clk_tmpEVENT AND clk_tmp = 1 THEN -實現(xiàn)模6計數(shù)器 if CNT6 = 5 then CNT6 = 0; else CNT6 = CNT6 + 1; end if;IF (FLAG = 11) THEN-設(shè)置標(biāo)志FL

22、AG = 0; END IF;IF COUNT = 5000 THEN-另一個時鐘COUNT = 0; FLAG = FLAG + 1; -當(dāng)記滿5000時左移動一位 ELSECOUNT = COUNT + 1;END IF; END IF; END PROCESS P2;P3:process(A)BEGIN FLAG_A SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG SG NULL ; END CASE ; END PROCESS P3; END arc;課程設(shè)計成績評定表院系： 物理與電子工程學(xué)院 班級： 二班 姓名： 李碩 學(xué)號： 2020341239 項目分值優(yōu)秀(x90%)良好(90%x80%)中等(80%x70%)及格(70%x60%)不及格(x60%)評分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)