北京邮电大学
数电实验报告
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
姓名：
班级：
学号：
班内序号：
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和设计方法.
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．实验任务及要求
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)
（1）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
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，实验板上产生的时钟信号的频率为50MHz，频率过高，需要经过分频后才能满足电路的时延要求，所以需要经过一个分频器系数为2k的分频器，产生25kHz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，同时产生对应的位段，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
实验任务1：
实现代码：
（1）分频系数为2k的分频器：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity div_2K is
port(clk_in:instd_logic;
clk_out:outstd_logic);
end div_2K;
architecture a of div_2K is
signaltemp:integer range 0 to 1999;
begin
p1:process(clk_in)
begin
ifclk_in'event and clk_in='1' then
if temp=1999 then
temp<=0;
else temp<=temp+1;
end if;
end if;
end process p1;
p2:process(temp)
begin
if temp=1999 then
clk_out<='1';
else
clk_out<='0';
end if;
end process p2;
end a;
（2）动态扫描同时显示：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY LED IS
PORT ( CLK: IN STD_LOGIC;
SG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); --段码
BT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0) ); --位码
ARCHITECTURE arc OF LED IS
component div_2K
port(clk_in: in std_logic;
clk_out: out std_logic);
end component;
SIGNAL CNT6:INTEGER RANGE 0 TO 5;
SIGNAL A:INTEGER RANGE 0 TO 5;
SIGNAL clk_tmp: STD_LOGIC;
BEGIN
u1:div_2k port map(clk_in=>CLK,clk_out=>clk_tmp);
P1:process(CNT6)
BEGIN
CASE CNT6 IS --3线至6线译码器
WHEN 0 => BT <= "011111" ; A <= 0 ;--A为位码
WHEN 1 => BT<= "101111" ; A <= 1 ;
WHEN 2 => BT<= "110111" ; A <= 2 ;
WHEN 3 => BT<= "111011" ; A <= 3 ;
WHEN 4 => BT<= "111101" ; A <= 4 ;
WHEN 5 => BT<= "111110" ; A <= 5 ;
WHEN OTHERS => NULL ;
END CASE ;
END PROCESS P1;
P2:process(clk_tmp)
BEGIN
IF clk_tmp'EVENT AND clk_tmp= '1' THEN --实现模6计数器if CNT6 = 5 then
CNT6 <= 0;
else
CNT6 <= CNT6+1;
end if;
END IF;
END PROCESS P2;
P3:process(A)
BEGIN
CASE A IS --实现数码管的显示功能
WHEN 0 => SG <= "1111110";
WHEN 1 => SG <= "0110000";
WHEN 2 => SG <= "1101101";
WHEN 3 => SG <= "1111001";
WHEN 4 => SG <= "0110011";
WHEN OTHERS=>SG<="1011011";
END CASE ;
END PROCESS P3;
（3）代码分析
通过分频器输入产生选通脉冲，利用计数器的状态来控制译码器A的状态。实现时通过连接引入分频信号，通过数据选择器A选择数码管。计数器信号触发数据选择器，选择需要显示的位码和段码，由于有足够高的扫描频率，故最终实现动态扫描显示数字序列。
实验任务二（1）
实现代码：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL
ENTITY LED2 IS
PORT(CLK:IN STD_LOGIC;
SG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
BT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0));
END LED2;
ARCHITECTURE ACE OF LED2 IS
component div_2K
port(clk_in:instd_logic;
clk_out:outstd_logic);
end component;
SIGNAL CNT6:INTEGER RANGE 0 TO 5;
SIGNAL A:INTEGER RANGE 0 TO 5;
SIGNAL COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 4999 := 0;
SIGNAl FLAG:INTEGER RANGE 0 TO 6 := 0;
SIGNAl FLAG_A:INTEGER RANGE 0 TO 5;
SIGNAL clk_tmp:STD_LOGIC;
BEGIN
u1:div_2k port map(clk_in=>CLK,clk_out=>clk_tmp);
P1:process(CNT6)
BEGIN
CASE CNT6 IS --3线至6线译码器
WHEN 0 => BT <= "011111" ; A <= 0 ;--A为位码
WHEN 1 => BT<= "101111" ; A <= 1 ;
WHEN 2 => BT<= "110111" ; A <= 2 ;
WHEN 3 => BT<= "111011" ; A <= 3 ;
WHEN 4 => BT<= "111101" ; A <= 4 ;
WHEN 5 => BT<= "111110" ; A <= 5 ;
WHEN OTHERS => NULL;
END CASE ;
END PROCESS P1;
P2:process(clk_tmp)
BEGIN
IF clk_tmp'EVENT AND clk_tmp= '1' THEN --实现模6计数器
if CNT6= 5 then
CNT6<= 0;
else
CNT6<=CNT6 + 1;
end if;
IF (FLAG = 6) THEN --设置标志
FLAG <= 0;
END IF;
IF COUNT =4999 THEN --相当于另一个时钟
COUNT <= 0; --计数周期为5000
FLAG <=FLAG+1; --当记满5000时左移动一位
ELSE
COUNT <=COUNT+1; --不满5000继续计数
END IF;
END IF;
END PROCESS P2;
P3:process(A,FLAG,FLAG_A)
BEGIN
FLAG_A<=(( A + FLAG )mod 6) ; --使用求余运算实现移位
CASE FLAG_A IS --实现数码管的显示功能
WHEN 0=> SG <= "1111110";
WHEN 1=> SG <= "0110000";
WHEN 2=> SG <= "1101101";
WHEN 3=> SG <= "1111001";
WHEN 4=> SG <= "0110011";
WHEN 5=> SG <= "1011011";
WHEN OTHERS =>NULL ;
END CASE ;
END PROCESS P3;
END ACE;
代码分析：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（和实验任务1中相同），显示出6种移位状态中的一种；在下一个大的周期内，利用FLAG标志，并使用求余运算将显示位的数码移位，比如，大的计数周期为0时，FLAG为0，显示“012345”六位数码，大的周期为1时，FALG为1，此时各位求余（即FLAG_A求余）对应的数码为123450，显示的数码也就为“123450”。以此类推，实现循环移位。
五．仿真波形及分析
实验任务一：
实验任务二（1）：
波形分析：
实验任务一：
由波形可见，随着时钟脉冲的不断增加，模为六计数的计数器不断重复，0至5号LED 数码管依次打开，其余管熄灭，同时，数码管显示数字从0至5依次出现，两者保持同步，即n号管亮时显示的数码为n。这样每计数6次循环依次，可知仿真结果正确。当扫描速度很快时，人眼将能看到持续稳定的0至5号数码显示。在实验室实际测试时，下载到电路板测试成功，完成实验任务。
实验任务二（1）：
为了使仿真结果便于观察和打印，这里修改了COUNT值为20，也即在一个大的计数周期内，只扫描四遍（实际实现时需要动态扫描多次，如同实验任务1，产生稳定显示，只需把COUNT 值加大即可）。由波形可见，随着大计数周期的增加，依次产生012345－123450－234501－345012－450123－501234－012345 ……（游标线每次所指的地方就是发生移位的开始周期），这样便实现了循环移位。实验室实测时，加大COUNT值为5000，观察到稳定持续的周期循
环移位的数码显示，完成实验任务。
六．故障及问题分析
1.刚开始着手做的时候，没有思路，后来沿着利用人眼的视觉暂留效应，结合书上的分析，才找到要利用分时显示的原理，在这过程中学会了思考问题解决问题的方法。
2.在做仿真波形的时候由于刚开始把分频模块也加进去了，所以仿真波形很难设置，这样也很难观察出仿真结果的正确性，后来经过老师的指导和自己的摸索，原来只需将程序中的分频模块注释掉，将计数周期减小一点即可。
3.没到实验室之前总是不太懂那个时钟信号是怎么加进去的，后来经过与同学讨论才明白实验板上已经有了时钟信号，我们下载的时候只需锁定引脚即可。
4.在做实验任务二时，第一次下载后现实的时候，有闪烁的现象，后来把大的计数器周期改的大一些，就消除了闪烁的现象。
七．实验总结
1.进行数字电路实验，理论分析是十分重要的一环，只有逻辑分析透彻无误了，才能用语言进行描述，进而用硬件实现。这次实验让我对VHDL这样一门硬件描述语言有了更加深刻的认识。语言是描述设计者逻辑思想的，有什么样的逻辑思维就会产生什么样的代码，换句话说，逻辑思维错误将直接导致描述错误，进而不能实现数字逻辑。应该着重优化逻辑思维，才能写出优秀的硬件代码。
2.硬件描述语言的学习，不同于一般编程语言的描述，它没有汇编那样深入硬件最底层，但从硬件抽象出来的逻辑却与硬件密不可分。编写硬件描述代码，不仅要符合基本编程语言的规范，更应该时时刻刻联系实现功能的硬件，理解时序和组合的关系，理解同步和异步的差异，理解进程和信号的流程等等，这样才能使写出的代码效率更高。
3.这学期开始了数字电路与逻辑设计课程，从理论课堂学习基本设计理论到实验课动测试数字电路参数、编写VHDL代码实现逻辑功能，我对数字电路设计与实现的基本思想方法有了初步的了解，为以后进一步的学习和应用到通信等系统打下了扎实的基础。
八．参考文献
[1] 数字电路与逻辑设计实验教程，北京：北京邮电大学电路中心，2011
[2] 刘培植等.数字电路与逻辑设计，北京：北京邮电大学出版社，2009
实验题目：多位数码管动态扫描电路设计与调试 一、实验要求与目的 1、设计要求 8位数码管显示“8.8.8.8.8.8.8.8.”，即点亮显示器所有段，持续约500ms 之后，数码管持续约1s ；最后显示“HELLO —10”，保持。 2、实验目的 1、掌握数码管动态扫描显示原理及实现方法。 2、掌握动态扫描显示电路驱动程序的编写方法。 二、设计思路 1、在Proteus 中设计仿真电路原理图。 2、在Keil C51软件中编译并调试程序，程序后缀必须是.c 。调试时生成hex 文件，确认 无误后将生成的hex 文件添加到原理图的单片机中进行仿真。 3、观察电路仿真结果对程序进行更改直至达到预期结果 三、实验原理 p2[0..3] p0[0..7]p 00p 00p 07p 06p 0605p 02p 05p 04p 04p 03p 03p 02p 02p 01p 01p 07p 23p 22p 21p 20A 15B 14C 13D 12 01122334455667798109 11 U2 7445 A 02 B 018A 13B 117A 24B 216A 35B 315A 46B 414A 57B 513A 68B 612A 7 9 B 7 11 C E 19A B /B A 1 U3 74HC245 234567891 RP1 RESPACK-8 XTAL2 18 XTAL119 RST 9 P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD 17 P3.6/WR 16P3.5/T115AD[0..7]A[8..15] ALE 30EA 31PSEN 29 P1.0/T21 P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78 U4 AT89C52 图1 原理图
EDA技术与VHDL程序设计基础教程习题答案 第1章EDA习题答案 1.8.1填空 1.EDA的英文全称是Electronic Design Automation 2.EDA技术经历了计算机辅助设计CAD阶段、计算机辅助工程设计CAE阶段、现代电子系统设计自动化EDA阶段三个发展阶段 3. EDA技术的应用可概括为PCB设计、ASIC设计、CPLD/FPGA设计三个方向 4.目前比较流行的主流厂家的EDA软件有Quartus II、ISE、ModelSim、ispLEVER 5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入 6.常用的硬件描述语言有VHDL、V erilog 7.逻辑综合后生成的网表文件为EDIF 8.布局布线主要完成将综合器生成的网表文件转换成所需的下载文件 9.时序仿真较功能仿真多考虑了器件的物理模型参数 10.常用的第三方EDA工具软件有Synplify/Synplify Pro、Leonardo Spectrum 1.8.2选择 1.EDA技术发展历程的正确描述为（A） A CAD->CAE->EDA B EDA->CAD->CAE C EDA->CAE->CAD D CAE->CAD->EDA 2.Altera的第四代EDA集成开发环境为（C） A Modelsim B MUX+Plus II C Quartus II D ISE 3.下列EDA工具中，支持状态图输入方式的是（B） A Quartus II B ISE C ispDesignEXPERT
D Syplify Pro 4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（A） A时序仿真 B 功能仿真 C 行为仿真 D 逻辑仿真 5.下列描述EDA工程设计流程正确的是（C） A输入->综合->布线->下载->仿真 B布线->仿真->下载->输入->综合 C输入->综合->布线->仿真->下载 D输入->仿真->综合->布线->下载 6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（D） A VHDL B V erilog C ABEL D PHP 1.8.3问答 1.结合本章学习的知识，简述什么是EDA技术？谈谈自己对EDA技术的认识？ 答：EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。 2.简要介绍EDA技术的发展历程？ 答：现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。它的成熟主要经历了计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design）、计算机辅助工程设计（CAED，Computer Aided Engineering Design）和电子设计自动化（EDA，Electronic System Design Automation）三个阶段。 3.什么是SOC？什么是SOPC？ 答：SOC （System on Chip，片上系统） SOPC（System on a Programmable Chip，片上可编程系统) 4.对目标器件为CPLD/FPGA的VHDL设计，主要有几个步骤？每步的作用和结果分别是什
实验三数码显示 一、实验目的 了解LED数码管动态显示的工作原理及编程方法。 二、实验内容 编制程序，使数码管显示“DJ--88”字样。 三、实验程序框图 四、实验步骤 联机模式： （1）在PC机和实验系统联机状态下，运行该实验程序，可用鼠标左键单击菜单栏“文件”或工具栏“打开图标”，弹出“打开文件”的对话框，然后打开598K8ASM
文件夹，点击S6.ASM文件，单击“确定”即可装入源文件，再单击工具栏中编译装载，即可完成源文件自动编译、装载目标代码功能，再单击“调试”中“连续运行”或工具图标运行，即开始运行程序。 （2）数码管显示“DJ--88”字样。 脱机模式： 1、在P.态下，按SCAL键，输入2DF0，按EXEC键。 2、数码管显示“DJ--88”字样。 五、实验程序清单 CODE SEGMENT ;S6.ASM display "DJ--88" ASSUME CS:CODE ORG 2DF0H START: JMP START0 PA EQU 0FF20H ;字位口 PB EQU 0FF21H ;字形口 PC EQU 0FF22H ;键入口 BUF DB ?,?,?,?,?,? data1: db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0 c6h,0a1h db 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH,0F0H START0: CALL BUF1 CON1: CALL DISP JMP CON1 DISP: MOV AL,0FFH ;00H MOV DX,PA OUT DX,AL MOV CL,0DFH ;显示子程序 ,5ms MOV BX,OFFSET BUF DIS1: MOV AL,[BX] MOV AH,00H PUSH BX MOV BX,OFFSET DATA1 ADD BX,AX MOV AL,[BX] POP BX MOV DX,PB
4选1多路选择器的VHDL描述 要求：THEN语句和CASE语句实现4选1多路选择器，其中选择控制信号s1和s0的数据类型为STD_LOGIC_VECTOR;当s1=?0?,s0=?0?；s1=?0?,s0=?1?；s1=?1?,s0=?0?和s1=?1?,s0=?1?时,分别执行y<=a、y<=b、y<=c、y<=d。 一、解法1：用IF_THEN语句实现4选1多路选择器 （1）程序： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux41 IS PORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC; s0: IN STD_LOGIC; s1: IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END ENTITY mux41; ARCHITECTURE if_mux41 OF mux41 IS SIGNAL s0s1 : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);--定义标准逻辑位矢量数据BEGIN s0s1<=s1&s0; --s1相并s0,即s1与s0并置操作 PROCESS(s0s1,a,b,c,d) BEGIN IF s0s1 = "00" THEN y <= a; ELSIF s0s1 = "01" THEN y <= b; ELSIF s0s1 = "10" THEN y <= c; ELSE y <= d; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE if_mux41; (2)编译的结果如下：
编译报告： 二、解法2：用CASE语句实现4选1多路选择器（1）程序: LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux41 IS PORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC;
关于数码管动态扫描的问题 关于数码管的动态扫描，相信玩单片机的都不陌生。而什么是动态扫描，怎样扫描，扫描时间为多少最佳，这是一个值得深究的问题。 大家知道驱动一个或者两三个数码管，如果单片机有足够的IO口，我们可以用静态显示，至于什么是静态显示（动态显示的基础），这里不做阐述。 但如果，或者假如我们要点亮8个数码管或者更多，而恰恰单片机IO口不够用的情况下（扩展IO口的不讲），这是就必须用到动态扫描的显示方式了。 什么是数码管动态扫描？所谓的数码管动态扫描，就是在静态显示的基础上，逐一点亮每个数码管，由于点亮的时间非常短暂，由于人眼暂留现象使得我们看到所有的数码管像被点亮一样。其中还有一点就是数码管熄灭后的余晖现象的关系。 那么，这又牵扯到一个问题了，什么是人眼暂留现象，我也码了一下解释，如下： （Visual staying phenomenon，duration of vision） 人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的.其时值是二十四分之一秒。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。 物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。 很简单，说白点，就是逐一显示数码管，根据图像在人眼的暂留时间0.1-0.4秒计算，如果要点亮10个数码管，那动态扫描的时间只要在0.1秒之内就可以看到全部点亮的数码管了。（这里以位来扫描，就是所有ABCDEFGH段并联做段选，留下每个数码管COM端做位选） 操作流程如下： 1.送数码管段码 2.打开位选（点亮数码管） 3.延时点亮（具体情况具体分析） 4.关闭位选（熄灭数码管） 接着就进行下一个数码管的显示了 也就是在某个时刻，只有一个数码管被点亮。当这个时间在人眼暂留现象的时间之内，人就能看到连续点亮的数码管了。 这个是我将扫描时间片加到0.2秒的效果（也就是0.2*17=3.4秒钟扫完17个数码管）。而大家看到数码管全部亮，是因为将扫描时间片降低到0.0005秒（500微秒），由于人眼暂留现象，所以看到数码管全部亮了。 关于动态扫描的时间片问题，是的，这个问题非常关键。时间片也就是点亮一个数码管的时间，由于时间比较短，所以称为时间片。时间片对于点亮数码管的亮度有影响，也同时会影响整体动态扫描的时间，或许造成动态扫描闪烁也与此有关。 掌握适合的时间片，对于动态扫描的效果尤为重要。时间片过短，数码管太暗了。（至于为什么暗，这里可以想象一下PWM的方式，与PWM具有异曲同工之妙）。时间片太长，数码管就可能会闪烁。
电子课程设计 — 8位数码管动态显示电路设计 学院：电子信息工程学院 专业、班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2014年12月
目录 一、设计任务与要求 (3) 二、总体框图 (3) 三、选择器件 (3) 四、功能模块 (9) 五、总体设计电路图 (10) 六、心得体会 (12)
8位数码管动态显示电路设计 一、设计任务与要求 1. 设计个8位数码管动态显示电路，动态显示1、2、3、4、5、6、7、8。 2. 要求在某一时刻，仅有一个LED 数码管发光。 3. 该数码管发光一段时间后，下一个LED 发光，这样8只数码管循环发光。 4. 当循环扫描速度足够快时，由于视觉暂留的原因，就会感觉8只数码管是在持续发光。 5、研究循环地址码发生器的时钟频率和显示闪烁的关系。 二、总体框图 设计的总体框图如图2-1所示。 图2-1总体框图 三、选择器件 1、数码管 数码管是一种由发光二极管组成的断码型显示器件，如图1所示。 U13 DCD_HEX 图1 数码管 数码管里有八个小LED 发光二极管，通过控制不同的LED 的亮灭来显示出 不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个 74LS161计数器 74LS138译码 器 数码管
LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。 2、非门 非门又称为反相器，是实现逻辑非运算的逻辑电路。非门有输入和输出两个端，电路符号如图2所示，其输出端的圆圈代表反相的意思，当其输入端为高电平时输出端为低电平，当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。其真值表如表1所示。 图2 非门 表1 真值表 输入输出 A Y 0 1 1 0 3、5V电源 5V VCC电源如图3所示。 图3 5V电源
电子综合设计实训 题目数码管动态显示 _ 姓名 专业 学号 指导教师 郑州科技学院电气工程学院
目录 摘要.................................................................................................. I 1背景. (1) 1.1介绍 (1) 1.2设计步骤 (2) 2 设计思路 (3) 2.1方案对比 (3) 3元件的选择 (6) 3.1单片机 (6) 3.2 显示元器件的选择 (6) 4 设计原理及功能说明 (8) 4.1 各部分功能说明 (8) 5 装配与调试 (14) 5.1装配 (14) 5.2调试 (14) 6 总结 (15) 附录 (17) 附录一：元件清单 (17) 附录二：电路源程序 (17)
数码管动态显示的设计 摘要 本文介绍了一种基于AT89C51单片机的8个数码管滚动显示单个数字的设计，让八位数码管滚动显示0、1、2、3、4、5、6、7，我们以液晶显示技术的发展为背景，选择了比较常用的液晶数码管显示模块，利用了单片机控制数码管模块的显示机理。研究学习AT89C51单片机其功能，对学习过的单片机，C语言课程进行巩固，设计一款在8只数码管上流动显示单个数字的程序，并用PROTEUS进行电路设计和实时仿真。该电路有两部分组成：AT89C51单片机和显示模块组成。AT89C51单片机具有超低功耗和CPU外围的高度整合性；显示模块数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极，方便易用。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现，具有接口电路简单、可靠，易于编程的特点，抗干扰性好等特点。 单片机技术使我们可以利用软硬件实现数码管准确显示各种数码。而且这种技术相对简单，性价比较高，在我们生活中应用很广泛，具有一定的发展前景。 关键词：AT89C51单片机；数码管；滚动显示
第六章：VHDL程序设计 §6．1 VHDL描述风格 ·描述风格：VHDL的构造体用于描述整个设计实体的逻辑功能。对于相同的电路功能行为，可以用不同的描述方式来表达；对于相同的逻辑行为，可以用不同的语句来描述。 ·类型：行为描述； 寄存器传递（数据流）描述； 结构描述。 1．行为描述方式 ·含义：是对系统数学模型的描述。 ·特点：①只表示输入与输出间转换的行为，而不包含任何结构信息； ②主要使用函数、过程和进程语句，以算法形式描述数据的变换和传送； ③比寄存器传递和结构描述具有更高的抽象性； ④行为描述是VHDL编程的核心，可以说，没有行为描述就没有VHDL。 ⑤通常不能直接进行逻辑综合，需要转化成RTL描述或结构描述。 ·用途：主要用于系统数学模型的仿真或系统工作原理的仿真。 [例6-1]用行为描述方式描述“二选一”电路功能。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY mux2 IS i1 PROT( i0, i1, sel : IN STD_LOGIC; q: OUT STD_LOGIC ); sel END mux2; ARCHITECTURE behav OF mux2 IS BEGIN CASE sel IS WHEN 0 =>q<=i0 AFTER 10ns; WHEN 1 =>q<=i1 AFTER 10ns; WHEN OTHERS=>q<=‘X‘ AFTER 10ns; END CASE END behav; 2．寄存器传递描述（RTL）方式 ·含义：是一种明确规定寄存器描述的方法。 ·分类：①采用寄存器之间的功能描述（类似行为描述）；
项目名称：8位8段LED数码管动态扫描显示班级：09电二姓名：解健学号：09020313 一．实验目的 1.掌握数码管动态扫描显示原理及实现方法。 2．掌握动态扫描显示电路驱动程序的编写方法。 二．实验电路 三．元器件 四．实验步骤 第一步:先在Proteus软件中设计仿真电路原理图。 第二步：再在Keil C51软件中编写且编译程序，程序后缀必须是.c。然后在打开的“Option for Target‘Target 1’”选项卡，“Target”标签下频率设置为“11.0592”，“Output”标签下，将“Creat HEX File”项打勾选中，设置生成一个.hex文件。 第三步：接着将.hex文件导入原理图中U1芯片。双击U1，打开Edit Component对话框，选择生成的hex文件。 第四步：最后观察设计的电路图是否能得到预想的效果，若不能，进行检查，找到毛病且纠正。
流程图 实验现象： 显示器点亮所有段，持续约1s，然后灭显示器，持续2s,最后显示“hello-93”，保持。 附：程序 #include
实验5 数码管动态扫描显示01234567 原理图：8个数码管它的数据线并联接到JP5， 位控制由8个PNP型三级管驱动后由JP8引出。 相关原理： 数码管是怎样来显示1，2，3，4呢？数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。我们分别把他命名为 A,B,C,D,E,F,G,H。
搞懂了这个原理, 我们如果要显示一个数字2, 那么 A,B,G,E,D这5个段的发光管亮就可以了。也就是把B,E，H（小数点）不亮,其余全亮。根据硬件的接法我们编出以下程序。当然在此之前,还必须指定哪一个数码管亮,这里我们就指定最后一个P2.7。 LOOP: CLR P2.7 ;选中最后的数码管 SETB P0.7 ;B段不亮 SETB P0.5 ;小数点不亮 SETB P0.1 ;C段不亮 CLR P0.2 ;其他都亮 CLR P0.3 CLR P0.4 CLR P0.6 CLR P0.0 JMP LOOP ;跳转到开始重新进行
END 把这个程序编译后写入单片机，可以看到数码管的最后一位显示了一个数字2。 也许你会说：显示1个2字就要10多行程序，太麻烦了。 显示数字2则是C，F，H（小数点）不亮，同时由于接法为共阳接法，那么为0（低电平）是亮 为1（高电平）是灭。从高往低排列，（p0.7_p0.0）写成二进制为01111110， 把他转化为16进制则为A2H。我们可以根据硬件的接线把数码管显示数字编制成一个表格， 以后直接调用就行了。 有了这个表格上面显示一个2的程序则可简化为： LOOP: CLR P2.7 ;选中左边的数码管 MOV P0,#0A2H ;送数字2的代码到P0口 JMP LOOP ;跳转到开始重新进行 END
基于51单片机的LED数码管动态显示 LED数码管动态显示就是一位一位地轮流点亮各位数码管，对于每一位LED数码管来说，每隔一段时间点亮一次，利用人眼的“视觉暂留"效应，采用循环扫描的方式，分时轮流选通各数码管的公共端，使数码管轮流导通显示。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了。尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，认为各数码管是同时发光的。若数码管的位数不大于8位时，只需两个8位I／O口。 1 硬件设计 利用51单片机的P0口输出段码，P2口输出位码，其电路原理图如下所示。 在桌面上双击图标，打开ISIS 7 Professional窗口（本人使用的是v7.4 SP3中文版）。单击菜单命令“文件”→“新建设计”，选择DEFAULT模板，保存文件名为“DT.DSN”。在器件选择按钮中单击
“P”按钮，或执行菜单命令“库”→“拾取元件／符号”，添加如下表所示的元件。 51单片机AT89C51 一片 晶体CRYSTAL 12MHz 一只 瓷片电容CAP 22pF 二只 电解电容CAP-ELEC 10uF 一只 电阻RES 10K 一只 电阻RES 4.7K 四只 双列电阻网络Rx8 300R(Ω) 一只 四位七段数码管7SEG-MPX4-CA 一只 三极管PNP 四只 若用Proteus软件进行仿真，则上图中的晶振和复位电路以及U1的31脚，都可以不画，它们都是默认的。 在ISIS原理图编辑窗口中放置元件，再单击工具箱中元件终端图标，在对象选择器中单击POWER 和GROUND放置电源和地。放置好元件后，布好线。左键双击各元件，设置相应元件参数，完成电路图的设计。 2 软件设计 LED数码管动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管的，因此要考虑每一位点亮的保持时间和间隔时间。保持时间太短，则发光太弱而人眼无法看清；时间太长，则间隔时间也将太长（假设N位，则间隔时间=保持时间X（N-1）），使人眼看到的数字闪烁。在程序中要合理的选择合适的保持时间和间隔时间。而循环次数则正比于显示的变化速度。 LED数码管动态显示的流程如下所示。
实验四数码管动态显示实验一 一、实验要求 1.在Proteus软件中画好51单片机最小核心电路，包括复位电路和晶振电路 2.在电路中增加四个7段数码管(共阳/共阴自选),将P1口作数据输出口与7段数码 管数据引脚相连，P2.0~P2.3引脚输出选控制信号 3.在Keil软件中编写程序,采用动态显示法,实现数码管分别显示数字1，2，3，4 二、实验目的 1.巩固Proteus软件和Keil软件的使用方法 2.学习端口输入输出的高级应用 3.掌握7段数码管的连接方式和动态显示法 4.掌握查表程序和延时等子程序的设计 三．实验说明 本实验是将单片机的P1口做为输出口，将四个数码管的七段引脚分别接到P1.0至P1.7。由于电路中采用共阳极的数码管，所以当P1端口相应的引脚为0时，对应的数码管段点亮。程序中预设了数字0-9的段码。由于是让四个数码管显示不同的数值，所以要用扫描的方式来实现。因此定义了scan函数，接到单片机的p2.0至p2.3 在实验中，预设的数字段码表存放在数组TAB中，由于段码表是固定的，因此存储类型可设为code。 在Proteus软件中按照要求画出电路，再利用Keil软件按需要实现的功能编写c程序，生成Hex文件，把Hex文件导到Proteus软件中进行仿真。为了能够更好的验证实验要求，在编写程序时需要延时0.5s，能让人眼更好的分辨；89C51的一个机器周期包含12个时钟脉冲，而我们采用的是12MHz晶振，每一个时钟脉冲的时间是1/12us，所以一个机器周期为1us。在keil程序中，子函数的实现是用void delay_ms(int x)，其中x为1时是代表1ms。 四、硬件原理图及程序设计 （一）硬件原理图设计 电路中P1.0到P1.7为数码管七段端口的控制口，排阻RP1阻值为220Ω，p2.0到p2.3为数码管的扫描信号。AT89c51单片机的9脚（RST）为复位引脚，当RST为高电平的时间达到2个机器周期时系统就会被复位；31引脚（EA）为存取外部存储器使能引脚，当EA为高电平是使用单片机内部存储器，当EA为低电平时单片机则使用外部存储器。18、19引脚是接晶振脚。而接地和电源端在软件中已经接好，所以不用在引线。 如下图所示：
W R D I P 31191 8T 9 R D 17W R 161213141512345678P S E N A L E /P C P P P P P P P P T T I p 1 D Y 4 - 6543210 5 V 80C51中断系统的结构
SCON TCON IE IP 硬件查询 从0~100循环显示程序， #include
sbit wela=P2^7; uchar code table[]={ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71}; void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge); //数码管显示子程序void delay(uint z); //延时子程序 void init(); //初始化子程序 void main() { init();//初始化子程序 while(1) { if(aa==20) { aa=0; //千万别忘记计时器从0开始。 temp++; if(temp==100) { temp=0; } bai=temp/100; shi=temp%100/10; ge=temp%10; } display(bai,shi,ge); } } void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); }
7段数码管动态显示数字 一、实验原理图 共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。 原理示意图： 数码管显示数字的两个条件为：1、是要在VT端（3/8脚）加正电源；2、要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。例：如要显示“0”，则要 a,b,c,d,e,f六个字段亮就显示“0”了，而g和dp字段 程序使用时，只需将显示数字所对应的编码送P0口，然后打开相应的数码管显示位的 电源控制即可显示相应的字符。 两位数码管显示控制程序及说明 START: MOV R0,#0 ;清零
MOV DPTR,#TABLE ;指定查表起始地址LOOP: ACALL DISPLAY ;调用子程序DISPLAY INC R0 ;R0加1 CJNE R0,#100,LOOP ;R0未到100则转换 JMP START ;跳转 DISPLAY: MOV A,R0 ;把R0里的数据送入A MOV B,#10 ;把10送入B DIV AB ;a b相除 MOV 20H,A ;十位送入20H MOV 21H,B ;个位送入21H MOV R3,#50 ;把50送入R3 LOOP1: MOV A,21H ;取个位数 ACALL CHANG ;调用子程序CHANG CLR P2.4 ;开个位显示 ACALL DLY ;调用子程序DLY SETB P2.4 ;关闭个位显示 MOV A,20H ;取十位数 ACALL CHANG ;调用子程序CHANG CLR P2.5 ;开十位显示 ACALL DLY ;调用子程序DLY SETB p2.5 ;关闭十位显示 DJNZ R3,LOOP1 ;循环50次
4位数码管动态扫描的Verilog程序module led_scan(clk ,seg,bs); input clk; output [7:0] seg; output [3:0] bs; reg [7:0] seg; reg [3:0] bs; reg [1:0] cnt; reg [3:0] data; always @(posedge clk) begin cnt<=cnt+1; end always@(cnt) begin case(cnt) 2'b00 : begin bs<=8'b0111;data[3:0]<=4'b0001;end 2'b01 : begin bs<=8'b1011;data[3:0]<=4'b0010;end 2'b10 : begin bs<=8'b1101;data[3:0]<=4'b0000;end 2'b11 : begin bs<=8'b1110;data[3:0]<=4'b1110;end default : begin bs<='bz;data[3:0]<='bz;end endcase end always@(data) begin case(data[3:0]) 4'b0000 : seg[7:0]<=8'b11000000; 4'b0001 : seg[7:0]<=8'b11111001; 4'b0010 : seg[7:0]<=8'b10100100; 4'b0011 : seg[7:0]<=8'b10110000; 4'b0100 : seg[7:0]<=8'b10011001; 4'b0101 : seg[7:0]<=8'b10010010; 4'b0110 : seg[7:0]<=8'b10000010; 4'b0111 : seg[7:0]<=8'b11111000; 4'b1000 : seg[7:0]<=8'b10000000; 4'b1001 : seg[7:0]<=8'b10010000; 4'b1010 : seg[7:0]<=8'b10001000; 4'b1011 : seg[7:0]<=8'b10000011; 4'b1100 : seg[7:0]<=8'b11000110; 4'b1101 : seg[7:0]<=8'b10100001; 4'b1110 : seg[7:0]<=8'b10000110; 4'b1111 : seg[7:0]<=8'b10001110; default : seg[7:0]<='bz;
一看就会，适合初学者参考 T0，T1同时开中断，和别人的有点不一样 源程序如下 //数码管设计的可调电子钟 //K1，K2分别调整小时和分钟 #include<> #include<> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code DSY_CODE[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99, //共阳段码 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF}; uchar DSY_BUFFER[]={0,0,0xBF,0,0,0xBF,0,0}; //显示缓存uchar Scan_BIT; //扫描位，选择要显示的数码管 uchar DSY_IDX; //显示缓存索引 uchar Key_State; //P1端口按键状态 uchar h,m,s,s100; //十分秒，1/100s void DelayMS(uchar x) //延时 { uchar i; while(x--) for(i=0;i<120;i++); } void Increase_Hour() //小时处理函数 { if(++h>23)h=0; DSY_BUFFER[0]=DSY_CODE[h/10]; DSY_BUFFER[1]=DSY_CODE[h%10]; } void Increase_Minute()//分钟处理函数 { if(++m>59) { m=0;Increase_Hour(); } DSY_BUFFER[3]=DSY_CODE[m/10]; DSY_BUFFER[4]=DSY_CODE[m%10]; }
数码管动态扫描实验 一、实验目的 学习计数器的设计、分析合测试方法。 学习硬件扫描显示电路的设计方法。 二、实验仪器 1、PC机 2、SW-51PROC单片机综合实验平台 三、实验内容 编写一段程序，用单片机P0口和P2口的I/O输出去控制8位的数码管显示，实现如下功能：使数码管上显示1、2、3、4、5、6、7、8。 四、实验步骤： 1、用Protues设计数码管动态扫描显示电路； 2、在KeilC51中编写识别程序，通过后与Protues联合调试； 3、启动仿真，观察数码管显示是否正确； 4、用Protues设计脉冲计数电路，仿真调试、运行程序并查看效果。 五、电路设计及调试： 1、实验电路：
2、程序设计与调试：①实验程序： 【12345678】 #include
51单片机控制数码管动态显示程序 说明：驱动四位一体数码管动态显示数字，可方便的移植到其它程序中。 例如：1、硬件改为三位一体或二位一体数码管，只需修改Display_Scan()函数COM个数。 2、本例中，采用了共阴数码管，如果用在共阳数码管，只需修改相应段码表。 本程序使用P0口作为段码数据发送端，P2.0-P2.3作为数码管扫描选通， 使用P0口时，因单片机内部没有上拉电阻，所以要外接上拉电阻（参考阻值470欧姆）. // STC89C52RC // +---------------+
// | | // | | Digital Number // | | _______________________ // | | | __ __ __ __
| // | P0.0--P0.7|===>;| | | | | | | | | | // | (a,b...g,h)| | |--| |--| |--| |--| | 4位共阴数码管// | | | |__|.|__|.|__|.|__|.| // | | ----------------------- // | |
| | | | // | | | | | | // | P2.7(COM3)|--------+ | | | // | |
| | // | P2.6(COM2)|-------------+ | | // | | | | // | P2.5(COM1)|------------------+
// | | | // | P2.4(COM0)|-----------------------+ // +---------------+ #include // 函数声明 //=============================================== ======================== void DisplayNumber(unsigned int Num); void delayms( int ms); //=============================================== ======================== unsigned char code LED_table[]={
实验三定时器和中断实验 一、实验目的 1、学习51单片机内部定时器的使用方法。 2、掌握中断处理程序的方法。 3、掌握数码管与单片机的连接方法和简单显示编程方法。 4、学习和理解数码管动态扫描的工作原理。 二、实验内容 1、使用定时器T0，定时1秒，控制P1口发光管循环点亮。 2、使用定时器T0，定时1秒，控制1个数码管循环显示数字0~9，每秒钟数字加一。 3、使用软件定时1秒，控制2个数码管循环显示秒数0~59，每秒钟数字加一。 4、使用定时器T0，定时1秒，控制2个数码管循环显示秒数0~59，每秒钟数字加一。 三、实验电路图
四、实验说明 1、数码管的基本概念 （1）段码 数码管中的每一段相当于一个发光二极管，8段数码管则具有8个发光二极管。本次实验使用的是共阴数码管，公共端是1、6，公共端置0，则某段选线置1相应的段就亮。公共端1控制左面的数码管；公共端6控制右面的数码管。正面看数码管的引脚、段选线和数据线的对应关系为： 图1 数码管封装图图2 数据线与数码管管脚连接关系 段码是指在数码管显示某一数字或字符时，在数码管各段所对应的引脚上所加的高低电平按顺序排列所组成的一个数字，它与数码管的类型（共阴、共阳） （2）位码 位码也叫位选，用于选中某一位数码管。在实验图中要使第一个数码管显示数据，应在公共端1上加低电平，即使P2.7口为0，而公共端6上加高电平，即使P2.6口为1。位码与段码一样和硬件连接有关。 （3）拉电流与灌电流 单片机的I/O 口与其他电路连接时，I/O 电流的流向有两种情况：一种是当该I/O 口为高电平时，电流从单片机往外流，称作拉电流；另一种是该I/O 口为低电平时，电流往单片机内流，称为灌电流。一般I/O 的灌电流负载能力远大于拉电流负载能力，对于一般的51 单片机而言，拉电流最大4mA，灌电流为20mA。
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四位七段数码管 7SEG-MPX4-CA —只 三极管PNP 四只 若用Proteus软件进行仿真，则上图中的晶振和复位电路以及U1的31脚，都可以不画，它们都是 默认的。 在ISIS原理图编辑窗口中放置元件，再单击工具箱中元件终端图标，在对象选择器中单击POWER 和GROUND放置电源和地。放置好元件后，布好线。左键双击各元件，设置相应元件参数，完成电路图的设计。2软件设计 LED数码管动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管的，因此要考虑每一位点亮的保持时间和间隔时间。保持时间太短，则发光太弱而人眼无法看清；时间太长，则间隔时间也将太长（假设N位，则间隔时间=保持时间X（ N-1 ））,使人眼看到的数字闪烁。在程序中要合理的选择合适的保持时间和间隔时间。而循环次数则正比于显示的变化速度。
实验六数码管显示实验 1．实验目的：(1)了解数码管动态显示的原理。(2)了解74hc573扩展端口的方法。 2．实验内容：利用LY-51S单片机开发板提供的显示电路,动态显示01234567数据. 3．实验器材：电脑，单片机开发板DOFLY（LY-51S），Proteus仿真软件，keil C51软件，连线等。 4．实验原理及电路图： (1)LY-51S单片机开发板提供了8个共阴极数码管显示电路（见下面8 位共阴数码管硬件连接图），只要从P0口输出 相应数据，就可以实现对数码管显示的控制。显示共有8位，用动态方式显示。8位数码管的段码是由P0口输出到段锁存器74hc573 输出得到。8位数码管的位码也是由P0口输出到另一个位锁存器74hc573 输出得到，选择相应显示位，相应的共阴极数码管就可以点亮。2个74hc573锁存器锁存引脚c/le是由P2.2和 P2.3控制。 (2)锁存器74hc573： 锁存器就是把当前的状态锁存起来，使CPU 送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。74hc573 就是锁存器，锁存引脚c/le高电平表示直通状态，为低电平表示锁存状态，可以通过控制锁存引脚，控制74hc573 后端输出数据。 动态扫描显示： 由于任一时刻只能显示一种数字，当需要多位数码管显示多位数据的时候就需要动态扫描。动态扫描实际上执行的是动态显示，由于动态速度很快，人眼分辨不出是在动态显示，所以看上去是静态显示，这种效果正是我们所需要的。动态扫描的优点是，在不影响显示效果的前提下，大量节省IO 端口。 （2）七段共阴极数码管的字型代码表如下表：