扫描数码显示器实验技术分析.docx

4.2 扫描数码显示器实验 4.2.1 实验目的 1. 学习状态机的原理及使用 VHDL语言设计的方法； 2.学习复杂数学系统的设计方法； 3.掌握动态扫描数码显示器的设计方法。 4.2.2 实验设备 PC微机一台，TD-EDA试验箱一台，SOPC开发板一块。 4.2.3 实验内容 状态机是一类很重要的时序电路，是许多数字电路的核心部件。根据状态机的输出方式可以分为Mealy型和Moore型两种状态机。输出与状态有关而与输入无关的状态机类型称为Moore型状态机。输出与状态及输入皆有关系的状态机称为Mealy型状态机。状态机通常包含：说明部分、主控时序进程、主控组合进程、辅助进程几个部分。利用状态机进行设计的步骤如下： 1. 分析设计要求，列出状态机所有可能的状态，并对每一个状态进行状态编码； 2. 根据状态转移关系和输出函数画出状态转移图； 3. 由状态转移图，用状态机语句描述状态机。 是数码管动态扫描显示的方式主要是为了节省I/O管脚和内部逻辑资源，它利用人的视觉暂留现象，将6位数数码管分别循环选通，配合传送相应的要显示的数据，只要扫描的速度足够快，就可以使人的视觉感到好像是6位数码管的同时显示。一般扫描频率使用1KHz就可以了。 本实验设计一个可以使6位数码管动态刷新显示的扫描电路。分析系统的要求可知此设计需要包括6进制计数器、BCD译码器、数据选择多路开关等多个小单元模块。实验需要设计一个模块来为6个数码块提供要显示的数据，设计一个六位数123456从左向右移动的方式，直到最高一位移出最右边数码块后，最低位6再从最左面数码块移进，从而实现循环移动。 4.2.4 实验步骤 1.运行Quartus Ⅱ软件，建立新工程，工程名称及顶层文件名称为SCANLED。 2.选择File→New菜单，创建图形设计文件，在图形编辑器界面中选择Block Tool工具按钮，分别新建DAT、MULX、BCD_LED子模块，完成模块的定义及模块之间的连接，完成如图 4-2-1所示的数码扫描显示器顶层设计电路图。 3.将创建的图形设计文件保存为SCANLED.BDF作为整个设计的顶层文件。 4.右键单击DATA模块，在弹出的菜单中选择“Create Design File from selected Block”， 生成名称为DATA.VHD的VHDL设计文件。 5.在文本编辑器界面中编写程序，文件保存为DATA.VHD。源程序如下： LIBRARY LEEE; USE LEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY DATA IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; CLR:IN STD_LOGIC; AH:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); AL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BH:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); CL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); CH:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); BND DATA; ARCHITECTURE DATA_BEHAV OF DATA IS TYPE STATE IS(ST0,ST1,ST2,ST3,ST4,ST5,ST6,ST7,ST8,ST9,ST10,ST11); SIGNAL CURRENT_STATE,NEXT_STATE:STATE; SIGNAL DAL,DAH,DBL,DBH,DCL,DCH:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN REG:PROCESS(CLR,CLK) BEGIN IF CLR=’1’ THEN CURRENT_STATE=ST0; ELSIF CLK=’1’AND CLK’EVENT THEN CURRENT_STATE=NEXT_STATE; END IF; END PROCESS; COM:PROCESS(CURRENT_STATE,DAL,DAH,DBL,DBH,DCL,DCH) BEGIN WHEN STO= DAL=”0110”;DAH=”0101”;DBL=”0100”;DBH=”0011”;DCL=”0010”; DCH=”0001”;NEXT_STATE=ST1; WHE