北邮数电实验-数码管扫描显示控制器设计与实现教学文稿.pdf

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北京邮电大学

实验报告

实验名称：数码管扫描显示控制器设计与实现

学院：信息与通信工程学院

班级：2011XXXXXX

姓名：XXX

学号：

日期：2013年5月

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一．实验目的

1.掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法
2.掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法

二．实验所用仪器及元器件

1.计算机
2.直流稳压电源
3.数字系统与逻辑设计实验开发板

三．实验任务要求

1.用VHDL语言设计并实现六个数码管串行扫描电路，要求同时显示0，1，2，3，
4，5这六个不同的数字图形到六个数码管上，仿真下载验证其功能。

2.用VHDL语言设计并实现六个数码管滚动显示电路。(选作)
I.循环滚动，始终点亮6个数码管，左出右进。状态为：012345－123450－
234501－345012－450123－501234－012345

II.向左滚动，用全灭的数码管充右边，直至全部变灭，然后再依次从右边一
个一个地点亮。状态为：012345－12345X－2345XX－345XXX－45XXXX－
5XXXXX－XXXXXX－XXXXX0－XXXX01－XXX012－XX0123－X01234－012345，
其中’X’表示数码管不显示。

四．实验设计思路及过程

1.实验原理

为使得输入控制电路简单且易于实现，采用动态扫描的方式实现设计要求。
动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用
来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择
第几位数码管工作，称为位码。

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各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此
在同一时刻如果各位数码管的位选线都处于选通状态的话，6位数码管将显示
相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描
显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的
位选线处于关闭状态。同时，段线上输出相应位要显示字符的字型码。这样在
同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环
下去，就可以使各位数码管显示出将要显示的字符。

虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它
各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码

管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。

总之，多个数码管动态扫描显示，是将所有数码管的相同段并联在一起，
通过选通信号分时控制各个数码管的公共端，循环一次点亮多个数码管，并利

用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率大于50Hz，将看不到闪烁现象。6个
数码管则需要50*6=300Hz以上才能看到持续稳定点亮的现象。

2.设计思路

设计时序电路，选用模值为6的计数器，通过一个3线至6线译码器，产

生段码，依次控制6个LED的亮灭，使得某一时刻有且仅有一个LED点亮，同
时产生对应的，将点亮的LED数码管赋值显示为相应的数码予以显示。由于扫
描频率较高，6位LED数码管序列将显示持续稳定的0至5的数码。

3.VHDL代码

A.实验任务1

①实现代码
LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

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ENTITYGKY07P14IS

PORT(clk,clear:INSTD_LOGIC;

q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);

countout:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(5DOWNTO0));

ENDGKY07P14;

ARCHITECTUREbehaveOFGKY07P14IS

SIGNALq_temp:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);

SIGNALcount:STD_LOGIC_VECTOR(5DOWNTO0);

SIGNALcnt:INTEGERRANGE0TO5;

BEGIN

p1:PROCESS(clk)

BEGIN

IF(clk'EVENTANDclk='1')THEN

IF(cnt=5)THENcnt<=0;

ELSE

cnt<=cnt+1;

ENDIF;

ENDIF;

ENDPROCESS;

p2:PROCESS(cnt)

BEGIN

ELSE

CASEcntIS

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ENDCASE;

ENDIF;

ENDPROCESS;

countout<=count;

q<=q_temp;

ENDb