八位七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路的設(shè)計(jì)
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1、 了解數(shù)碼管的工作原理。
2、 學(xué)習(xí)七段數(shù)碼管顯示譯碼器的設(shè)計(jì)。
3、學(xué)習(xí)VHDL的CASE語(yǔ)句及多層次設(shè)計(jì)方法。
二、 實(shí)驗(yàn)原理
七段數(shù)碼管是電子開(kāi)發(fā)過(guò)程中常用的輸出顯示設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用的是兩個(gè)四位一體、共陰極型七段數(shù)碼管。其單個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管如下圖4-4-1所示。
圖4-1 靜態(tài)七段數(shù)碼管
由于七段數(shù)碼管公共端連接到GND（共陰極型），當(dāng)數(shù)碼管的中的那一個(gè)段被輸入高電平，則相應(yīng)的這一段被點(diǎn)亮。反之則不亮。共陽(yáng)極性的數(shù)碼管與之相么。四位一體的七段數(shù)碼管在單個(gè)靜態(tài)數(shù)碼管的基礎(chǔ)上加入了用于選擇哪一位數(shù)碼管的位選信號(hào)端口。八個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都連在了一起，8個(gè)數(shù)碼管分別由各自的位選信號(hào)來(lái)控制，被選通的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，其余關(guān)閉。
三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)要求完成的任務(wù)是在時(shí)鐘信號(hào)的作用下，通過(guò)輸入的鍵值在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的鍵值。在實(shí)驗(yàn)中時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘選擇1024HZ作為掃描時(shí)鐘，用四個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)做為輸入，當(dāng)四個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)置為一個(gè)二進(jìn)制數(shù)時(shí)，在數(shù)碼管上顯示其十六進(jìn)制的值。
四、 實(shí)驗(yàn)步驟
1、 打開(kāi)QUARTUSII軟件，新建一個(gè)工程。
2、 建完工程之后，再新建一個(gè)VHDL File，打開(kāi)VHDL編輯器對(duì)話框。
3、 按照實(shí)驗(yàn)原理和自己的想法，在VHDL編輯窗口編寫VHDL程序，用戶可參照光盤中提供的示例程序。
4、 編寫完VHDL程序后，保存起來(lái)。方法同實(shí)驗(yàn)一。
5、 對(duì)自己編寫的VHDL程序進(jìn)行編譯并仿真，對(duì)程序的錯(cuò)誤進(jìn)行修改。
6、 編譯仿真無(wú)誤后，根據(jù)用戶自己的要求進(jìn)行管腳分配。分配完成后，再進(jìn)行全編譯一次，以使管腳分配生效。
7、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將上面管腳分配的FPGA管腳與對(duì)應(yīng)的模塊連接起來(lái)。
如果是調(diào)用的本書(shū)提供的VHDL代碼，則實(shí)驗(yàn)連線如下：
CLK：FPGA時(shí)鐘信號(hào)，接數(shù)字時(shí)鐘CLOCK3，并將這組時(shí)鐘設(shè)為1464HZ。
KEY[3..0]：數(shù)碼管顯示輸入信號(hào)，分別接撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的K4，K3，K2，K1。
LEDAG[6..0]：數(shù)碼管顯示信號(hào)，接數(shù)碼管的G、F、E、D、C、B、A。
SEL[2..0]：數(shù)碼管的位選信號(hào)，接數(shù)碼管的SEL2、SEL1、SEL0。
8、 用下載電纜通過(guò)JTAG口將對(duì)應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
五、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果
以設(shè)計(jì)的參考示例為例，當(dāng)設(shè)計(jì)文件加載到目標(biāo)器件后，確認(rèn)信號(hào)連接線已正確連接，將數(shù)字信號(hào)源模塊的時(shí)鐘選擇為1464HZ，撥動(dòng)四位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，使其為一個(gè)數(shù)值，則八個(gè)數(shù)碼管均顯示撥動(dòng)開(kāi)關(guān)所表示的十六進(jìn)制的值。
六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、 繪出仿真波形，并作說(shuō)明。
2、 明掃描時(shí)鐘是如何工作的，改變掃描時(shí)鐘會(huì)有什么變化。
3、 實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)計(jì)過(guò)程、編譯仿真波形和分析結(jié)果、硬件測(cè)試結(jié)果記錄下來(lái)。