数码管扫描显示控制器设计与实现jc.doc

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： 姓 名： 学 号： 日 期： 2010年5月 索 引 一．实验目的 3 二．实验所用仪器及元器件 3 三．实验任务要求 3 四．实验设计思路及过程 4 1.实验原理 4 2.设计思路 4 3.VHDL代码 5 A.实验任务1 5 B.实验任务2-I 8 C.实验任务2-II 11 五．仿真波形及分析 12 1.仿真波形 12 ①实验任务1 12 ②实验任务2-I 13 3.波形分析 17 ①实验任务1 17 ②实验任务2-I 17 六．故障及问题分析 18 1.频率设置问题 18 2.触发问题 18 3.逻辑实现问题 18 七．本实验总结与结论 19 八．学期总结 19 九．参考文献 19  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，输入时钟经过一个分频器，产生2kHz的扫描信号作为时钟，驱动计数器工作。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   ②代码说明 通过分频器输入产生选通脉冲，控制0至5号LED数码管依次亮灭，同时使用数码显示信号使得数码管显示相应数码。实现时通过连接引入分频信号，通过数据选择器选择数码管。计数器信号触发数据选择器，赋值给位码触发数码管显示数码。最终实现动态扫描显示数字序列。  B.实验任务2-I ①实现代码   ②代码说明 代码主体和实验任务1中一致，基本思想也一致。为实现移位，关键改动为新增一个计数器，技术周期远远大于扫描周期，这样，在一个大的计数周期内，对于要显示的6位数码进行动态扫描（和实验