設(shè)計(jì)數(shù)字顯示電路

大連理工大學(xué)城市學(xué)院數(shù)字電路與系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)數(shù)字顯示電路學(xué)院：電子與自動(dòng)化學(xué)專業(yè)：學(xué)生：同組人：指導(dǎo)教師：達(dá)成日期：2012年3目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)任務(wù)和要求進(jìn)度安排項(xiàng)目整體功能模塊圖第二章需求剖析問(wèn)題基本描繪系統(tǒng)模塊分解系統(tǒng)各模塊功能的基本要求第三章設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理MAXPLUSII介紹第四章系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)模塊計(jì)數(shù)模塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明程序代碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)選擇模塊數(shù)據(jù)選擇模塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明程序代碼實(shí)現(xiàn)七段譯碼顯示模塊七段譯碼顯示模塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明程序代碼實(shí)現(xiàn)第五章調(diào)試并剖析結(jié)果輸入說(shuō)明估計(jì)輸出測(cè)試結(jié)果記錄測(cè)試結(jié)果剖析第六章結(jié)論心得領(lǐng)會(huì)參照文件第一章設(shè)計(jì)任務(wù)項(xiàng)目名稱：設(shè)計(jì)數(shù)字顯示電路本項(xiàng)目的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)8位數(shù)碼管輪番顯示8個(gè)數(shù)字。該電路將所學(xué)的數(shù)字電路與系統(tǒng)大多數(shù)知識(shí)和VHDL語(yǔ)言聯(lián)合。項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)任務(wù)和要求A、用CPLD設(shè)計(jì)一個(gè)八位數(shù)碼管顯示電路；B、8位數(shù)碼管輪番顯示8個(gè)數(shù)字，選擇適合的時(shí)鐘脈沖頻次實(shí)現(xiàn)8個(gè)數(shù)碼管同時(shí)被點(diǎn)亮的視覺(jué)成效。進(jìn)度安排第一周至第二周每周二2課時(shí)，共10課時(shí)。詳細(xì)安排為：第一周至第三周課時(shí)自行設(shè)計(jì)、第周圍實(shí)驗(yàn)結(jié)果查收、第五周交報(bào)告并進(jìn)行辯論。項(xiàng)目整體功能模塊圖第二章需求剖析問(wèn)題基本描繪基本系統(tǒng)流程圖以下系統(tǒng)模塊分解動(dòng)向掃描顯示電路的主要構(gòu)成為：計(jì)數(shù)器、顯示譯碼器、32選4數(shù)據(jù)選擇器、掃描電路構(gòu)成。系統(tǒng)各模塊功能的基本要求1、計(jì)數(shù)器：CN8模塊輸入信號(hào)是時(shí)鐘脈clk，每碰到一個(gè)時(shí)鐘脈沖clk上漲沿時(shí)，內(nèi)部累加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進(jìn)制數(shù)的形式輸出。要顯示8位數(shù)字，所以用3位2進(jìn)制數(shù)作為輸出。輸出信號(hào)為cout[0..2]。2、八選一數(shù)據(jù)選擇模塊：模塊輸入信號(hào)一個(gè)是數(shù)據(jù)選擇器的地址碼SEL[2..0],另一部分是數(shù)據(jù)信息A[3..0]~F[3..0].地址碼是SEL[2..0]來(lái)自時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器CN6，由地址碼SEL[2..0]決定輸出哪個(gè)輸入數(shù)據(jù)。輸出信號(hào)是q[3..0]；3、掃描顯示譯碼器：達(dá)成對(duì)7字段數(shù)碼管顯示的控制。第三章設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理采納動(dòng)向掃描的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。動(dòng)向掃描顯示需要由兩組信號(hào)來(lái)控制：一組是字段輸出口輸出的字形代碼，用來(lái)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(hào)，用來(lái)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(duì)各位數(shù)碼管來(lái)說(shuō)都是同樣的。所以在同一時(shí)刻假如各位數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，6位數(shù)碼管將顯示同樣的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就一定采納掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其余各位的位選線處于封閉狀態(tài)。同時(shí)，段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字型碼。這樣在同一時(shí)刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其余各位則是熄滅的，這樣循環(huán)下去，就能夠使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。固然這些字符是在不一樣時(shí)刻出現(xiàn)的，并且同一時(shí)刻，只有一位顯示，其余各位熄滅，但因?yàn)閿?shù)碼管擁有余輝特征和人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只需每位數(shù)碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺(jué)印象就會(huì)是連續(xù)穩(wěn)固地顯示?？傊鄠€(gè)數(shù)碼管動(dòng)向掃描顯示，是將所有數(shù)碼管的同樣段并聯(lián)在一同，經(jīng)過(guò)選通訊號(hào)分時(shí)控制各個(gè)數(shù)碼管的公共端，循環(huán)一次點(diǎn)亮多個(gè)數(shù)碼管，并利用人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只需掃描的頻次較大，將看不到閃耀現(xiàn)象。將會(huì)看到6個(gè)數(shù)碼管連續(xù)穩(wěn)固點(diǎn)亮的現(xiàn)象。MAXPLUSII介紹MAX+PLUSII是一個(gè)完整集成化的可編程邏輯環(huán)境，能知足用戶各種各種的設(shè)計(jì)需要。它支持Altera企業(yè)不一樣構(gòu)造的器件，可在多平臺(tái)上運(yùn)轉(zhuǎn)。MAX+PLUSII擁有突出的靈巧性和高效性，為設(shè)計(jì)者供給了多種可自由選擇的設(shè)計(jì)方法和工具。豐富的圖形界面，可隨時(shí)接見(jiàn)的在線幫助文檔，使用戶能夠迅速輕松地掌握和使用MAX+PLUSII軟件。MAX+PLUSII擁有的強(qiáng)盛功能極大地減少了設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)，使設(shè)計(jì)者能夠迅速完成所需的設(shè)計(jì)，使用該軟件，用戶從開(kāi)始設(shè)計(jì)邏輯電路到達(dá)成器件下載編程一般只需要數(shù)小不時(shí)間，此中設(shè)計(jì)的編譯時(shí)間常常僅需數(shù)分鐘。用于可在一個(gè)工作日內(nèi)完成實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的多次改正，直至最后設(shè)計(jì)定型。MAX+PLUSII開(kāi)發(fā)系統(tǒng)眾多突出的特色，使它深受廣大用戶的喜愛(ài)。MAX+PLUSII支持Altera企業(yè)的Classic、ACEX1K、MAX3000、MAX5000、MAX7000、MAX9000、FLEX6000和FLEX10K等系列的可編程邏輯器件，門數(shù)為600~250000門，供給了工業(yè)界真實(shí)與構(gòu)造沒(méi)關(guān)的可編程邏輯設(shè)計(jì)環(huán)境。MAX+PLUSII的編寫器還供給了強(qiáng)盛的邏輯綜合與優(yōu)化功能以減少用戶的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)。MAX+PLUSII軟件的設(shè)計(jì)輸入、辦理、校驗(yàn)功能完整集成于可編程邏輯開(kāi)發(fā)工具內(nèi)，進(jìn)而能夠更快的進(jìn)行調(diào)試，縮短開(kāi)發(fā)周期。設(shè)計(jì)者能夠從各種設(shè)計(jì)輸入、編寫、校驗(yàn)及器件編程工具中作出選擇，形成用戶風(fēng)格的開(kāi)發(fā)環(huán)境，必需時(shí)還能夠在保存原始功能的基礎(chǔ)上增添新的功能。因?yàn)镸AX+PLUSII支持多種器件系列，設(shè)計(jì)者不必學(xué)習(xí)新的開(kāi)發(fā)工具即可對(duì)新構(gòu)造的器件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。MAX+PLUSII軟件支持多種HDL的設(shè)計(jì)輸入，包含標(biāo)準(zhǔn)的VHDL、VerilogHDL及Altera企業(yè)自己開(kāi)發(fā)的硬件描繪語(yǔ)言AHDL。MAX+PLUSII由設(shè)計(jì)輸入、項(xiàng)目辦理、項(xiàng)目查驗(yàn)和器件編程等4部分構(gòu)成，所有這些部分都集成在一個(gè)可視化的操作環(huán)境下。MAX+PLUSII管理窗口包含項(xiàng)目路徑、工作文件標(biāo)題條、MAX+PLUSII菜單條、快捷工具條和工作區(qū)等幾個(gè)部分。設(shè)置好受權(quán)碼后，啟動(dòng)MAX+PLUSII即進(jìn)入MAX+PLUSII管理窗口，以下圖。MAX+PLUSII還為用戶供給了功能強(qiáng)盛的在線幫助功能。經(jīng)過(guò)使用在線幫助，用戶能夠獲取設(shè)計(jì)中所需的所有信息。第四章系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)（數(shù)碼管位選控制）模塊數(shù)碼管位選控制模塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明CN8模塊輸入信號(hào)是時(shí)鐘脈沖clk，每碰到一個(gè)時(shí)鐘脈沖clk上漲沿時(shí)，內(nèi)部累加器便加一，再把累加器所得結(jié)果與2進(jìn)制數(shù)的形式輸出。要顯示八位數(shù)字，所以用3位2進(jìn)制數(shù)作為輸出。輸出信號(hào)為cout[0..2]?？傊墙?jīng)過(guò)輸入輸出信號(hào)來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選控制。程序代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;use

entitycn8isport(clr,start,clk:inbit;cout:outstd_logic_vector(2downto0)endcn8;architectureaofcn8issignaltemp:std_logic_vector(2downto0);beginprocess(clk,clr)beginifclr='0'thentemp<="000";cout<='0';elsif(clk'eventandclk='1')thenifstart='0'theniftemp>="111"thentemp<="000";cout<='1';else

）;temp<=temp+1;cout<='0';endif;endif;endif;endprocess;cout<=temp;enda;數(shù)據(jù)選擇模塊數(shù)據(jù)選擇模（八選一模塊）塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明SEL81模塊輸入信號(hào)一個(gè)是數(shù)據(jù)選擇器SEL81的地址碼SEL[2..0]，另一部分是數(shù)據(jù)信息A[3..0]~H[3..0].地址碼是SEL[2..0]來(lái)自時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器CN8，由地址碼SEL[2..0]決定輸出哪個(gè)輸入數(shù)據(jù)。輸出信號(hào)是q[3..0]。程序代碼實(shí)現(xiàn)Libraryieee;Usesel81isPort(sel:instd_logic_vector(2downto0);A,b,c,d,e,f,g,h:instd_logic_vector(3downto0);Q:outstd_logic_vector(3downto0));Endsel81;Architecturertlofsel81isbeginProcess(a,b,c,d,e,f,g,h,sel)Variablecout:std_logic_vector(3downto0);BeginCase(sel)isWhen"000"=>cout:=a;When"001"=>cout:=b;When"010"=>cout:=c;When"011"=>cout:=d;When"100"=>cout:=e;When"101"=>cout:=f;When"110"=>cout:=g;Whenothers=>cout:=h;Endcase;Q<=cout;Endprocess;Endrtl;七段譯碼器模塊七段譯碼器模塊模塊流程圖輸入輸出引腳及其功能說(shuō)明DISP模塊是七段譯碼器，將輸入的4位二進(jìn)制數(shù)變換為數(shù)碼顯示管對(duì)應(yīng)的數(shù)字。比如輸入為4進(jìn)制數(shù)0000的時(shí)候，使數(shù)碼顯示管顯示0，則要七段譯碼器輸出為011111。即g段為0，g段發(fā)光二極管不亮，其余發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，顯示成效為0。DISP模塊輸入信號(hào)D[3..0],輸出信號(hào)是Q[6..0]。程序代碼實(shí)現(xiàn)Libraryieee;Usedispisport(d:instd_logic_vector(3downto0);q:outstd_logic_vector(6downto0));enddisp;ArchitecturertlofdispisBeginProcess(d)BeginCasedisWhen"0000"=>q<="0111111";When"0001"=>q<="0000110";When"0010"=>q<="1011011";When"0011"=>q<="1001111";When"0100"=>q<="1100110";When"0101"=>q<="1101101";When"0110"=>q<="1111101";When"0111"=>q<="0100111";When"1000"=>q<="1111111";Whenothers=>q<="1101111";Endcase;Endprocess;Endrtl;第五章調(diào)試并剖析結(jié)果輸入說(shuō)明clk時(shí)鐘輸入ClrStartA[3..0]..H[3..0]

計(jì)數(shù)器清零（低電平有效）翻開(kāi)計(jì)數(shù)器（低電平有效）輸入要顯示的數(shù)字估計(jì)輸出Cout[2..0]Q[6..0]

數(shù)碼管位選控制數(shù)碼管段選控制測(cè)試結(jié)果記錄同時(shí)顯示0，1，2，3，4，5，6,7這八個(gè)不一樣的數(shù)字圖形到八個(gè)數(shù)碼管上。測(cè)試結(jié)果剖析輸入一個(gè)時(shí)鐘，驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器工作。采納模值為8的計(jì)數(shù)器，挨次控制8個(gè)數(shù)碼管的亮滅，使得某一時(shí)刻有且僅有一個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，同時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的，將點(diǎn)亮的數(shù)碼管賦值顯示為相應(yīng)的數(shù)碼予以顯示。因?yàn)閽呙桀l次較高，8位數(shù)碼管序列將顯示連續(xù)穩(wěn)固的0至7的數(shù)碼。第六章結(jié)論心得領(lǐng)會(huì)在課程設(shè)計(jì)以前，我學(xué)過(guò)51單片機(jī)，對(duì)硬件與軟件的聯(lián)系有初步的認(rèn)識(shí)，其次我的題目相對(duì)較簡(jiǎn)單---設(shè)計(jì)8位數(shù)碼管動(dòng)向顯示電路，所以上手特其他快。在編寫程序以前，我到實(shí)驗(yàn)室實(shí)地觀察了一下試驗(yàn)箱，發(fā)現(xiàn)8位數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)沒(méi)法實(shí)現(xiàn)，只好實(shí)現(xiàn)6位，開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管數(shù)字變換也不現(xiàn)實(shí)，單單8位數(shù)碼管的數(shù)字就需要32個(gè)開(kāi)關(guān)控制，試驗(yàn)箱遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求，所以，我就設(shè)計(jì)全軟件來(lái)控制并且做得特別成功。最后查收時(shí)聽(tīng)老師剖析，全軟件的程序有很大的缺點(diǎn)，而后對(duì)我的設(shè)計(jì)又進(jìn)一步的改良，用開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)前為止已實(shí)現(xiàn)6位數(shù)碼管循環(huán)顯示0-F，即循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，一直點(diǎn)亮6個(gè)數(shù)碼管，左出右進(jìn)。狀態(tài)為：012345－123456－234567－345678－456789－56789A－6789AB－789ABC－89ABCD－9ABCDE－ABCDEF－BCDEF0－.....（代碼見(jiàn)附錄）。但未實(shí)現(xiàn)：向左轉(zhuǎn)動(dòng)，用全滅的數(shù)碼管充右側(cè)，直至所有變滅，而后再挨次從右側(cè)一個(gè)一個(gè)地址亮。狀態(tài)為：012345－12345X－2345XX－345XXX－45XXXX－5XXXXXXXXXXX－XXXXX0－XXXX01－XXX012－XX0123－X01234－012345，此中’X’表示數(shù)碼管不顯示。總之，經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)EDA技術(shù)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。也知道了怎樣把vhdl的程序裝到實(shí)驗(yàn)的硬件中，而后怎樣的連結(jié)實(shí)驗(yàn)箱上的管腳。經(jīng)過(guò)在上網(wǎng)查問(wèn)本次實(shí)驗(yàn)有關(guān)資料。豐富了對(duì)EDA的認(rèn)識(shí)。參照文件李云、侯傳教、馮永浩。VHDL電路設(shè)計(jì)適用教程。機(jī)械工業(yè)第一版社。附錄：libraryieee;useuseentitydiv2kisport(clk_in:instd_logic;clk_out:outstd_logic);end;architectureaofdiv2kissignalcnt:integerrange0to999;signalclk_tmp:std_logic;beginprocess(clk_in)beginif(clk_in'eventandclk_in='1')thenifcnt=999thencnt<=0;clk_tmp<=notclk_tmp;elsecnt<=cnt+1;endif;endif;endprocess;clk_out<=clk_tmp;end;------BLIBRARYIEEE;USEENTITYscan_ledISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;SG:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);BT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0));END;ARCHITECTUREarcOFscan_ledIScomponentdiv2kport(clk_in:instd_logic;clk_out:outstd_logic);endcomponent;SIGNALCNT6:INTEGERRANGE0TO5;SIGNALA:INTEGERRANGE0TO5;SIGNALCOUNT:INTEGERRANGE0TO5000:=0;SIGNAlFLAG:INTEGERRANGE0TO10:=0;SIGNAlFLAG_A:INTEGERRANGE0TO15;SIGNALclk_tmp:STD_LOGIC;BEGINu1:div2kportmap(clk_in=>CLK,clk_out=>clk_tmp);-------------3線至6線譯碼器----A為位碼-------------P1:process(CNT6)BEGINCASECNT6ISWHEN0=>BT<="000";A<=0;WHEN1=>BT<="001";A<=1;WHEN2=>BT<="010";A<=2;WHEN3=>BT<="011";A<=3;WHEN4=>BT<="100";A<=4;WHEN5=>BT<="101";A<=5;WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESSP1;-------------------------拓展模塊-------------------------------------P2:process(clk_tmp)BEGINIFclk_tmp'EVENTANDclk_tmp='1'THEN

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