北邮数电实验数码管扫描显示控制器设计与实现.docx

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
一．实验目的
掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法
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
计算机
直流稳压电源
数字系统与逻辑设计实验开发板
三．实验任务要求
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。
用VHDL语言设计并实现六个数码管滚动显示电路。(选作)
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
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。
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;

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
IF(clear='0')THENcount<="111111";
ELSE
CASEcntIS
WHEN1=>count<="101111";q_temp<="0110000";
WHEN2=>count<="110111";q_temp<="1101101";
WHEN3=>count<="111011";q_temp<="1111001";
WHEN4=>count<="111101";q_temp<="0110011";
WHEN5=>count<="1