七段数码管显示控制程序设计

实验二LED数码管驱动显示程序实验一、实验目的1、初步学习和了解VHDL语言编程方式2、学习和掌握七段数码显示译码器的设计方法3、学习和掌握VHDL的多层设计方法二、实验要求1、根据硬件设计的思维方式，编制LED七段码的显示程序2、要求是一位LED以定位方式显示3、完成LED七段码波形分析的显示功能4、在EDA实验箱上按要求显示三、实验设备1、计算机一台2、EDA——Ⅳ实验箱一台四、实验原理1、七段码是用一种纯组合的逻辑电路，通常是用小型专用的IC门电路组成，数字输入与输出表达均未16进制，处理一般较复杂，而用FPGA/CPLD来实现较为简单。

2、七段码输入与输出的原理与真值表关系。

（a）输入：七段码输入为四个输入信号，用来表示为“0000”到“1111”，即表示为十六进制的“0”到“F”。

（b）输出：七段码输出为七个输出信号，分别用“A、B、C、D、E、F、G”七个符号来表示。

一般规定，输出信号为“1”时，它所控制的发光二极管为点亮状态，输出信号为“0”时，它所控制的发光二极管为熄灭状。

本实验使用的七段数码管为共阴极组，其电路如图2.1所示。

图2.1 共阴极数码管及其电路（c）输入与输关系为四位二进制代码组成十六进制代码，将其代码显示，其对应关系如表2.1所示。

（d）显示方式是通过选位的方式进行，是将FPGA/CPLD的三位二进制的信号输出，通过外部三——八译码器硬件电路，选中一路LED信号为输出，故选择一位LED数码管显示，本实验是采取选相应的一个指定位置进行LED显示。

3、输入是通过外部的四个按键操作而组成一位十六进制。

其连接到FPGA/CPLD的对应的引脚上，需进行引脚分配。

4、编写译码程序，生成底层组件，组合成底层文件。

表2－1 七段字符显示真值表五、实验步骤1、 在D 盘建立自己的文件目录，D: \ EX \ Z04** \ you*\ex*；2、 在Max+Pluse Ⅱ的界面下，自己的文件目录下，建立项目文件 File \ Project \ 文件名A ；3、 在自己的文件目录下，建立文本文件 File \ New \ 文件名B.vhd ；4、 保存此文件并划归到项目文件内， File \ Project \ Set Project current File ，其中文本文件名B 必须和实体名一致；5、 输入程序，保存文件“文件名B.vhd ”，File \ Save As “文件名B.vhd ”(注意后缀，如保存默认文件名时，其后缀通常为“*.tdf ”文件，必须删除后缀为“*.tdf ”文件名；6、 单击编译器快捷方式按钮，对文本文件进行编译，观察是否有原则错误；7、 如有修改则修改程序中错误，若无错误则可做以下工作； 8、 建立底层器件的封装，File \ Create Default Symbol ；9、 建立图形文件，File \ New \ 文件名C.gdf 并化归到项目内。

八位七段数码管动态显示电路的设计一七段显示器介绍七段显示器，在许多产品或场合上经常可见。

其内部结构是由八个发光二极管所组成，为七个笔画与一个小数点，依顺时针方向为A、B、C、D、E、F、G与DP等八组发光二极管之排列，可用以显示0～9数字及英文数A、b、C、d、E、F。

目前常用的七段显示器通常附有小数点，如此使其得以显示阿拉伯数之小数点部份。

七段显示器的脚位和线路图如下图4.1所示( 其第一支接脚位于俯视图之左上角)。

图4.1、七段显示器俯视图由于发光二极管只有在顺向偏压的时候才会发光。

因此，七段显示器依其结构不同的应用需求，区分为低电位动作与高电位动作的两种型态的组件，另一种常见的说法则是共阳极( 低电位动作)与共阴极( 高电位动作)七段显示器，如下图4.2所示。

( 共阳极) ( 共阴极)图4.2、共阳极(低电位动作)与共阴极(高电位动作)要如何使七段显示器发光呢？对于共阴极规格的七段显示器来说，必须使用“ Sink Current ”方式，亦即是共同接脚COM为VCC，并由Cyclone II FPGA使接脚成为高电位，进而使外部电源将流经七段显示器，再流入Cyclone II FPGA的一种方式本实验平台之七段显示器模块接线图如下图4.5所示。

此平台配置了八组共阳极之七段显示器，亦即是每一组七段显示器之COM接脚，均接连至VCC电源。

而每一段发光二极管，其脚位亦均与Cyclone II FPGA接连。

四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。

八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。

图4.5、七段显示器模块接线图七段显示器之常见应用如下可作为与数值显示相关之设计。

⏹电子时钟应用显示⏹倒数定时器⏹秒表⏹计数器、定时器⏹算数运算之数值显示器二七段显示器显示原理七段显示器可用来显示单一的十进制或十六进制的数字，它是由八个发光二极管所构成的( 每一个二极管依位置不同而赋予不同的名称，请参见图4.1 ) 。

七段数码管显示设计报告目录一、设计任务二、题目分析与整体构思三、硬件电路设计四、程序设计五、心得体会一．设计任务数码的显示方式一般有三种：第一种是字型重叠式；第二种是分段式；第三种是点阵式。

目前以分段式应用最为普遍，主要器件是七段发光二极管（LED）显示器。

它可分为两种，一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上），另一是共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地）。

数码管动态扫描显示，是将所用数码管的相同段（a～g 和p）并联在一起，通过选位通信号分时控制各个数码管的公共端，循环依次点亮各个数码管。

当切换速度足够快时，由于人眼的“视觉暂留”现象，视觉效果将是数码管同时显示。

根据七段数码管的显示原理，设计一个带复位的七段数码管循环扫描程序，本程序需要着重实现两部分：1. 显示数据的设置：程序设定4 位数码管从左至右分别显示1、2、3、4；2. 动态扫描：实现动态扫描时序。

利用EXCD-1 开发板实现七段数码管的显示设计，使用EXCD-1 开发板的数码管为四位共阴极数码管，每一位的共阴极7 段数码管由7 个发光LED 组成，7 个发光LED 的阴极连接在一起，阳极分别连接至FPGA相应引脚。

四位数码管与FPGA 之间通过8 位拨码开关（JP1）进行连接。

二．题目分析与整体构思使用EXCD-1 开发板的数码管为四位共阴极数码管，每一位的共阴极7 段数码管由7个发光LED 组成，呈“”字状，7 个发光LED 的阴极连接在一起，阳极分别连接至FPGA 相应引脚。

SEG_SEL1、SEG_SEL2、SEG_SEL3 和SEG_SEL4 为四位7 段数码管的位选择端。

当其值为“1”时，相应的7 段数码管被选通。

当输入到7 段数码管SEG_A~ SEG_G 和SEG_DP 管脚的数据为高电平时，该管脚对应的段变亮，当输入到7 段数码管SEG_A~SEG_G 和SEG_DP 管脚的数据为低电平时，该管脚对应的段变灭。

基于PLC的七段码显示数码管控制【摘要】主要介绍了S7-200型PLC传输指令和移位指令的特点和使用方法，并以七段码显示为例，给出了应用不同类型的指令进行显示和编程的方法。

【关键词】传送指令;移位指令;程序设计;七段显示译码指令生活中，经常能见到电梯楼层显示、抢答器、交通灯剩余时间数码显示以及生产线上的显示系统，可以显示数字或字母，本文利用S7-200系列PLC的指令实现对七段显示数码管的控制。

在西门子S7-200系列PLC中，有多种方法可以实现七段码显示，其中比较常用的有基本指令、传送指令和七段显示译码指令SEG，笔者结合自己的工作经验，对几种控制七段码显示的指令进行比较，供大家学习和参考。

1.传输指令和七段码显示译码指令1.1 传输指令传送指令用于在各个编程元件之间进行数据传送[1]。

西门子S7-200系列PLC的传输指令包括单个传送指令和块传送指令。

单个传送指令助记符为MOV，当传送的数据长度不同时，助记符也不尽相同。

单个传送指令根据传送数据长度可以分为：字节传送指令MOVB，字传送指令MOVW，双字传送指令MOVDW，实数传送指令MOVR，利用传送指令可以在不改变原数据值的情况下将IN中的数据传送到OUT。

块传送指令用来进行一次传送多个数据。

单个传送指令的应用如图1所示图1 传送指令的应用在传送指令中，EN端为允许输入端;ENO端为允许输出端。

当输入I0.1为“1”时，传送指令将MB0中的字节传送给MB1，如果指令正确执行，则输出Q4.0为“1”，否则，如果输入I0.0为“0”，则数据不传送。

一旦传送成功，输出Q4.0将一直保持为1，直到将Q4.0复位。

在为变量赋初始值时，为了保证传送只执行一次，一般MOV方块指令和边缘触发指令联合使用。

1.2 移位指令移位指令是使位组合的字节数据、字数据或双字数据向指定方向移位的指令[2]。

根据移位的数据长度可分为字节型移位、字型移位、双字型移位。

还可以进行循环移位。

实验一、组合电路——7段数码管显示驱动电路设计一、实验目的了解EDA实验箱7位八段数码管显示模块的工作原理，设计标准扫描驱动电路模块，以备后面实验用。

二、硬件要求主芯片为Cyclone V E，型号为EP4CE22F17C8，7位八段数码管显示器，四位拨码开关。

三、实验内容用四位拨码开关产生8421BCD码，用CPLD分别产生7段数码管扫描驱动电路，然后进行仿真，观察波形，正确后编程下载实验测试。

四、实验原理1、72、动信号a,b,c,d,e,f,g。

通过调节四位拨码开关的状态，数码管应显示与之对应的字符。

五、实验连线输入：将芯片管角a0~a3分别接4个拨码开关；输出：将芯片管角led7s0~7分别接到数码管7段驱动信号a、b、c、d、e、f、g上。

六、实验源程序：decl7s.vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity decl7s isport(a:in std_logic_vector(3 downto 0);led7s:out std_logic_vector(6 downto 0));end;architecture one of decl7s isbeginprocess(a)begincase a iswhen "0000" => led7s<="0111111"; when "0001" => led7s<="0000110"; when "0010" => led7s<="1011011"; when "0011" => led7s<="1001111"; when "0100" => led7s<="1100110"; when "0101" => led7s<="1101101"; when "0110" => led7s<="1111101"; when "0111" => led7s<="0000111"; when "1000" => led7s<="1111111"; when "1001" => led7s<="1101111"; when "1010" => led7s<="1110111"; when "1011" => led7s<="1111100"; when "1100" => led7s<="0111001"; when "1101" => led7s<="1011110"; when "1110" => led7s<="1111001"; when "1111" => led7s<="1110001"; when others => null;end case;end process;end;七、波形仿真结果。

实验二七段数码管动态显示控制一、实验目的利用AT89S52和使用两位数码管显示器，循环显示两位数00-99。

其中P2.0和P2.1端口分别控制数码管的个位和十位的供电，当相应的端口变成低电平时，驱动相应的三极管会导通，+5V通过驱动三极管给数码管相应的位供电，这时只要P3口送出数字的显示代码，数码管就能正常显示数字。

二、实验要求1、使用两位数码管显示器，循环显示两位数00-99；2、具有电源开关和指示灯，有复位键；3、数码管动态显示，即扫描方式，每一位每间隔一段时间扫描一次。

字符的亮度及清晰度与每位点亮的停留时间和每位显示的时间内轮换导通次数有关。

三、实验电路四、实验器材AT89S52；动态扫描显示；共阳极数码管；电阻五、实验原理说明图1 AT89S52引脚图图2 共阳极七段数码管引脚图1AT89S52引脚图，说明如下：按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能I/O 口、控制和复位等。

1．多功能I/O口AT89S52共有四个8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0 ～ P0.7，P1.0 ～ P1.7，P2.0 ～ P2.7，P3.0 ～ P3.7，共32根I/O线。

每根线可以单独用作输入或输出。

①P0端口，该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

在作为输出口时，每根引脚可以带动8个TTL输入负载。

当把“1”写入P0时，则它的引脚可用作高阻抗输入。

当对外部程序或数据存储器进行存取时，P0可用作多路复用的低字节地址/数据总线，在该模式，P0口拥有内部上拉电阻。

在对Flash存储器进行编程时，P0用于接收代码字节；在校验时，则输出代码字节；此时需要外加上拉电阻。

②P1端口，该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写“1”时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。

实验四 七段数码管显示电路
一、实验目的
实现十六进制计数显示。

二、硬件需求
EDA/SOPC 实验箱一台。

三、实验原理
七段数码管分共阳极与共阴极两种。

共阳极数码管其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。

共阴极数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极短接后作为公共阴极，当驱动信号为高电平、公共阴极接低电平时，才能发光。

图2-13为共阳极数码管和共阴极数码管的内部结构图。

a b c d e f g h
a
b
c
d
e
f
g
h
a b c d e f g h
DIG
DIG
共阴极七段数码管
共阳极七段数码管
图2-13 共阳极数码管和共阴极数码管的内部结构图
用七段数码管除了可以显示0～9的阿拉伯数字外，还可以显示一些英语字母。

下表是常见的字母与7段显示关系（共阴极数码管）。

编写一个0～F 轮换显示的电路（注意：选用实验箱中的共阳数码管DP1A ，FPGA 上
P25引脚连接50MHz时钟。

实验时为了便于观察，要将50MHz时钟经过分频得到1Hz时钟）。

五、实验步骤
（1）实验程序
（2）仿真结果
为方便观察程序功能，分频改为6分频，从上图可以看出数码管输出能够连续变化，同时输出正确稳定的七位码。

（3）管脚绑定
（4）实验实际结果
从实际的上电结果可以看出，每过一秒，数码管数值增1，并发生跳变显示。

课程报告课程新型单片机实践题目4位7段数码管二级学院班级姓名学号指导教师设计时间2011.11.23~2011.12.14常州工学院《新型单片机》设计任务书学院：延陵学院专业：自动化班级：08自Y2绪论七段数码管引脚图《七段数码管引脚图》数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻b、使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的，4位数码管引脚图数码管使用注意事项说明：（１）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；（２）焊接温度：２６０度；焊接时间：５Ｓ（３）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。

这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。

图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。

那么，实际的数码管的引脚是怎样排列的呢？对于单个数码管来说，从它的正面看进去，左下角那个脚为1脚，以逆时针方向依次为1~10脚，左上角那个脚便是10脚了，上面两个图中的数字分别与这10个管脚一一对应。

注意，3脚和8脚是连通的，这两个都是公共脚。

还有一种比较常用的是四位数码管，内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有4个数码管，所以它有4个公共端，加上a~dp，共有12个引脚，下面便是一个共阴的四位数码管的内部结构图（共阳的与之相反）。

引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为1~12脚，下图中的数字与之一一对应。

EDA实验二七段数码管显示译码的设计一、实验目的1、掌握七段数码管译码器的工作原理；2、学会运用波形仿真测试检验程序的正确性；3、学会运用波形仿真测试检验程序的正确性。

二、实验设备ZYE1502C型实验箱三、内容要求1、用拨位开关输入8421BCD码，七段数码管显示“0－F”16个16进制的数字。

2、观察字符亮度和显示刷新的效果：（1）在8个七段数码管上同时显示某一数字；（2）在8个七段数码管上动态显示某一数字。

3、扩展内容：（1）动态显示时，能即时改变显示的顺序；（2）动态显示时，实现显示数字从0~F的循环显示。

四、实验步骤1、输入：设计部分采用VHDL语言完成；2、编译；3、仿真；4、下载；5、连线。

（1）四个拨位开关（在P1、P2处选择）连接D3、D2、D1、D0信号所对应的管脚。

时钟CLK所对应的管脚同实验箱上的时钟源相连。

（2）扫描片选信号DIG（0 TO 3）的管脚同七段数码管（共阴）相连；（3）七段数码管驱动信号A,B,C,D,E,F,G的管脚分别同扫描数码管的段输入PCLK处的连接线孔A,B,C,D,E,F,G相连。

五、实验报告1、论述实验过程和步骤；2、填写正确的实验结果。

（1）通过两种显示效果分析：字符显示亮度同扫描频率的关系，且让人眼感觉不出光闪烁现象的最低扫描频率是多少？答：扫描频率越高，显示亮度越低。

人眼看是否闪烁与所用的时钟和分频方式有关，在频率稳定和分频均匀的情况下，最低扫描频率为256Hz，若分频不均匀或频率不稳定，则需更高频率。

（2）字形编码的种类，即一个7段数码管可产生多少种字符，产生所有字符需要多少根被译码信号线？答：一个7段数码管可产生2^7=128种字符,产生所有字符至少需要7根被译码信号线。

但假如只编译0-F，16个字符，则至少只需要4根被译码信号线。

六、实验小结。

答：1、不同控制端需要预先分配控制优先级，否则编写的时候会出现很多问题。

优先级分为普通和特殊，一般错误情况可以跨越权限显示出来。