七段数码管的动态扫描显示实验报告

实验四 七段数码管的动态扫描显示

一、 实验目的

1.进一步熟悉QuartusII软件进行FPGA设计的流程；

2.掌握利用宏功能模块进行常用的计数器，译码器的设计；

3.学习和了解动态扫描数码管的工作原理的程序设计方法；

二、 实验原理及过程

实验板上面常用的4为联体的共阳极7段数码管。其接口电路是把所有数码管的8个笔划段a-h同名端连接起来，而每一个数码管由一个独立的公共极COM端控制。对于这种结构的数码管，采用动态显示的方法是最为广泛的一种显示方式之一。

在轮流点亮的过程中每位显示器的点亮时间都极为短暂，但由于人的视觉暂留现象以及发光二极管的余晖效应，尽管实际上每个显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快（如达到30Hz以上），给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。

本次实验要求在实验板上实现显示00000000-99999999的十进制计数器。使用的是宏模块产生一个16位的二进制计数器counter()作为4个数码管的显示数据；编写一个分频模块div，其输出作为计数器counter()的时钟信号；编写数码管驱动模块segmain，完成7段译码和扫描显示控制

1、 建立工程，并建立顶层图。

2、 设计计数时钟

设计一分频器，对50Mhz分频输出到计数器，让计数器以较慢速度递增。建立.v文件，输入以下代码

module int_div(clk,div_out);

input clk;

output reg div_out;

reg[31:0] clk_div;

parameter CLK_FREQ='D50_000_000;

parameter DCLK_FREQ='D10;

always@(posedge clk)

begin

if(clk_div

clk_div<=clk_div+1;

else

begin

clk_div<=0;

div_out=~div_out;

end

end

endmodule

输入完成后，将该文件设为顶层文件，并分析该设计文件，用于检查设计错误。检查无误后，要生成一个分频器的原件符号，根据步骤建立该原件的原件符号。

3、数码管扫描显示程序设计

数码管扫描显示程序如下：

module segmain(clk,reset_n,datain,seg_data,seg_com);

input clk;

input reset_n;

input[31:0] datain; //由于要显示8位数字所以要将输入数据设为32位

output[7:0] seg_data; //输出与例子中的一样保持不变，任然为8位

output[7:0] seg_com; //设置输出时要用到的8个端口

reg[7:0] seg_com; //由于在always语句中要用到，所以再把它们都定义为寄存器变量类型

reg[7:0] seg_data;//寄存器变量

reg[3:0] bcd_led; //寄存器变量类型

reg[36:0] count; //寄存器变量类型，同时count用于计数

integer t; //一个整形变量t always@(posedge clk) //always语句用于判断当上升沿来到时计数器的状态，并且设置计数器的归零功能

begin

if(!reset_n) count<=0;

else

begin

count<=count+1;

t=datain;

end

end

always@(count[14:12] or datain) //判断已经计数的状态，并将相应的数码管变亮

begin

case(count[14:12])

3'b000:

begin

t=t%10;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11111110;

end

3'b001:

begin

t=t%100/10;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11111101;

end

3'b010:

begin

t=t%1000/100;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11111011;

end

3'b011:

begin

t=t%10000/1000;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11110111;

end

3'b100:

begin

t=t%100000/10000;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11101111; end

3'b101:

begin

t=t%1000000/100000;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b11011111;

end

3'b110:

begin

t=t%10000000/1000000;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b10111111;

end

3'b111:

begin

t=t%100000000/10000000;

bcd_led=t[3:0];

seg_com=8'b01111111;

end

endcase

end

always@(seg_com or bcd_led)

begin

case(bcd_led) //判断led的数值

4'h0:seg_data=8'hc0; //共阳低有效

4'h1:seg_data=8'hf9;

4'h2:seg_data=8'ha4;

4'h3:seg_data=8'hb0;

4'h4:seg_data=8'h99;

4'h5:seg_data=8'h92;

4'h6:seg_data=8'h82;

4'h7:seg_data=8'hf8;

4'h8:seg_data=8'h80;

4'h9:seg_data=8'h90;

4'ha:seg_data=8'h88;

4'hb:seg_data=8'h83;

4'hc:seg_data=8'hc6;

4'hd:seg_data=8'ha1;

4'he:seg_data=8'h86;

4'hf:seg_data=8'h8e;

default:seg_data=8'hc0;

endcase

end endmodule

输入完成后，将其设为顶层文件，检验后生成原件符号。

4.调用宏模块设计计数器。双击顶层图空白处，弹出symbol对话框，展开library，找到lmp-counter，弹出宏模块设置对话框，根据讲义和实验要求对其进行设定。

5.设计完整的顶层。返回顶层原理图，根据讲义和需要添加原件完成完整的图。其图如下所示：

6.设置芯片和管脚。

参照讲义进行芯片和管脚的配置，并运行该脚本。

7.编译。

将顶层图设为当前顶层实体，然后编译

8.接好下载线，进行下载，下载完成后，会看到8个数码管会显示数值，按reset按钮则清零。

三、 实验小结

根据本次实验，进一步熟悉了quartus2软件进行设计的流程。对如何利用宏功能模块进行计数器，译码器的设计有了初步的了解与掌握。实验后了解了数码管的工作原理，对如何实现显示功能有了很大的提高。通过实验学会举一反三，能够通过课本上的例子进行其他进制的代码编写，并能够实现相应的功能。在进行调用宏模块设计计数器步骤时，要仔细参透实验要求，进行相应的设定，这样才会实现。在实验中尽可能的减少错误和警告次数的出现，并能够根据错误提示，找出问题所在，多请教老师和同学掌握和吸收实验中的精华。