数码管扫描显示控制器设计与实现.doc

实验七彩灯控制电路的设计与实现
实验目的
1．进一步了解时序电路设计方法
2．熟悉状态机的设计方法

实验所用仪器及元器件
计算机
直流稳压电源
数字系统与逻辑设计实验开发板

实验内容
用VHDL语言设计并实现一个彩灯控制（8个发光二极管）电路，仿真并下载验证其功能。彩灯有两种工作模式，可以通过拨码开关或者按键进行切换。
单点移动模式：一个点在8个发光二极管上来回的亮
幕布模式：从中间两个点，同时向两边一次点亮直至全亮，然后再向中间点灭，依次往复

1．用QuartusII图形输入法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6个数字图形到六个数码管上，仿真并下载验证其功能。
实验原理图及仿真波形分析
1．用QuartusII图形输入法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6个数字图形到六个数码管上，仿真并下载验证其功能。
（1）实验设计：
通过用一个74161同步预置计数器实现模6计数，并与一个38译码器连接，实现6路cat选通信号的实现。同时计数器与一片7448相连，实现将2进制数转化为数码管输出。
（2）逻辑图：

（3）仿真波形输出

（4）波形输出分析：由于直接从数码管的8个管脚的输出不易于观察输出的数字，故采用通过输入数码显示管的二进制码B[3..1]观察其为从000到101循环输入，说明数码管0到6扫描显示。F[8..1]为数码显示管的8个管脚输出，Q[6..1]为cat控制信号。箭头表示下一个周期循环显示的开始。
2．用QuartusII图形输入法设计并实现6个数码管滚动显示电路。
（1）循环左滚动，始终点亮6个数码管，左进右出。状态为012345-123450-234501-345012-450123-501234-012345
逻辑原理图：

图中256模块为256分频器，其电路原理图如下：

仿真波形输出：

波形分析：为整体显示输出波形整体情况取消每个状态的扫描时间，将原电路图中的256分频器取消，使控制信号直接与74161的时钟信号相连，输出012345-123450-234501-345012-450123-501234-012345的变化过程。同样为方便观察，采用输入数码显示管的二进制码D[3..1]观察以及输入74138译码器的A[3..1]观察波形图，A[3..1]从000到101循环显示，表示cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，当A[3..1]从000到101循环进入由第一个周期下一个周期时输入数码显示管的二进制码D[3..1]由000到101变为由001到101再到000即实现数码显示管由012345到123450的显示，图中箭头部分标出了进入下一个周期的开始。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。由于该图的第6个周期没有完全显示，故下面给出每个周期变化的截图。
输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第一个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从000到101，实现数码显示管012345。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。

输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第二个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从001-010-011-100-101-000，实现数码显示管123450。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。

输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第三个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从010-011-100-101-000-001，实现数码显示管234501。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。

输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第四个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从011-100-101-000-001-010，实现数码显示管345012。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。

输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第五个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从100-101-000-001-010-011，实现数码显示管450123。P[8..1]为数码显示管的8个管脚输出。

输入74138译码器的A[3..1]从000到101循环第六个周期，cat[6..1]依次控制数码管从左到右显示，输入数码显示管的二进制码D[3..1]从101-000-001-010-011-100，实现数码显示管501