EDA八段动态数码管显示设计实验报告

1、 第十周动态数码管显示设 计报告 学 号： 姓名： 专 业： 班 级： 指导教师： 2012年11月8日 目录 EDA 技 术 及 应 用 课 程 设 计 任 务 书3 实验目 的 5 设计要 求 5 实验设 备 5 扫描原 理 5 设计任 务 6 实验程 序 6 时序仿真波形 图 7 仿真结 果8 模拟电 路 8 设计总 结 8 课程 设计评 EDA技术及应用课程设计任务书 一、设计题目 动态数码管显示设计 二、设计主要内容 本课题要求掌握使用 Quartus II 设计数字系统的设计思路和设计方法。学 习VHDL基本逻辑电路的综合设计应用。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及设计方法。 设计一个八位数码管共阴极动态扫描显示控制电路， 要求显示学生自己的学 号。利用实验室设备完成系统设计并进行运行调试。 1、具体设计内容如下： （1）静止显示学号； （2）动态循环显示学号。 2、提供设计报告，报告要求包括以下内容：设计思路、设计输入文件、 设计与调试过程、模拟仿真结果和设计结论。 三、原始资料 1、LED显示模块原理 LED有段码和位码之分，所谓段码就是让 LED显示出“ 8. ”的八位数据，一 般情况下要通过一个译码电路，将输入的4位2进制数转换为与LED显示对应的 8位段码。位码也就是LED的显示使能端，对于共阳级的LED而言

3、，高电平使能。 要让8个LED同时工作，显示数据，就是要不停的循环扫描每一个 LED,并在使 能每一个LED的同时，输入所需显示的数据对应的8位段码。虽然8个LED是依 次显示，但是受视觉分辨率的影响，看到的现象是 8个LED同时工作。 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。 2、系统结构图信号名与芯片引脚对照表 硬件资源 元件 引脚 EP3C引脚序 号 电路使用说明 LED 数码显示 A 133 该部分电路为 固定电路。 使用LED数

4、码 显示时请按照器件 引脚分配表进行引 脚分配后再下载到 芯片中。 B 135 C 136 D 137 E 138 F 141 G 142 Dp 128 74LS138 S1 125 S2 126 S3 127 3、课程设计使用设备 （1）EDA及SOP（综合实验平台； （2）导线若干； （3）PC机； （4）Quartus II开发工具软件。 四、要求的设计成果 （1）根据控制要求设计硬件电路原理图 (2) 编写用于系统仿真的VHDL源程序。 ( 3)系统仿真及验证结果。 (4)编写EDA技术及应用课程设计报告，课程设计报告内容包括： 设计方案、课程设计过程和设计思想、方法、原理。 画出系统

5、的原理图。 VHDL语言程序及仿真波形。 参考资料、参考书及参考手册。 其他需要说明的问题，例如操作说明、程序的调试过程、遇到的问题及 解决方法、对课程设计的认识和建议等。 可编程控制器技术课程设计 报告可以手写， 也可以用电脑编排打印， 报告格式按照 华中科技大学武昌分校课程设计管理办法 执行。课程设计报告 要求内容正确完整，图表清晰，叙述简明，语句通顺，字数不得少于 2000 汉字。 课程设计报告按封面、任务书、设计说明书、图纸、实物照片贴页(实物 照片贴在A4复印纸上)、成绩评定表的顺序装订。 一、实验目的 1 了解实验箱中 8 位七段数码管显示模块的工作原理。 2. 熟悉VHDL硬件描

6、述语言及设计专用数字集成电路的自顶向下的设计 思想。 3. 掌握利用CPLD/FPGA设计8位七段数码管扫描显示驱动电路的方法。 二、设计要求 (1)分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求 , 性能，指标及 应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。 (2) 确定合理的总体方案，对各种方案进行比较，以电路的先进性，结 构的繁简， 成本的高低及制作的难易等方面作综合比较， 并考虑器件的来源， 敲 定可行方案。 (3) 设计各单元电路。 总体方案化整为零， 分解成若干自行同或单元电 路，逐个设计。 (4) 组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局， 通常是按照信号的流向， 采用

7、左进右出的规律摆放各电路，并标出表的说明。 技术指标 : ( 1 )发光强度比 由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段 发光强度不同， 所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。 比值 可以再间，最大不能超过 . (2)脉冲正向电流 若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为 A,则在脉冲下，正向电流 可以远大于A。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。 三、实验设备 1. 计算机(配置为：P4 CPU 128M内存)； 2. 实验软件Quartus n 四、扫描原理 为了减少 8 位显示信号的接口连接线， 实验箱中的数码显示采用扫描显示 工作模式。 即 8 位数

8、码管的七段译码输入 ( a,b,c,d,e,f,g ) 是并联在一起的， 而每 一个数码管是通过一个 位选择 sel2.0 来选定的。 sel 与数码管之间是一 3-8 译码的关系， 即 sel 为“ 000” 时，选中 第一个数码管， sel 为“111” 时，选中第八个数码管。 五、设计任务 本实验要求在课题范围内， 自行设计出程序， 并模拟出电路图， 以 实现在 8 个数码管上轮流显示字符 0F 的功能。 六、实验程序 library ieee; use scan_led is port(clk:in std_logic; sg:out std_logic_vector(6 downto

9、 0); bt:out std_logic_vector(7 downto 0); end; architecture one of scan_led is signal cnt8:std_logic_vector(2 downto 0); signal a: integer range 0 to 15; begin p1:process(cnt8) begin case cnt8 is when000=bt=00000001;Abt=00000010;Abt=00000100;Abt=00001000;Abt=00010000;Abt=00100000;Abt=01000000;Abt=;A

10、null; end case; end process p1; p2:process(clk) begin if clkevent and clk=1 then cnt8sgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsgsg=0000110; end case; end process p3; end; 七、时序仿真波形图 (1) 打开波形编辑器。选择“file菜单中的” n ew项，在“n ew窗口中选 择” other files “中的” vector waveform file 项，打开空白编辑器。 (2) 设置时间仿真区域。将仿真时间设置在一个比较合理的时间区域。选 择“e

11、dit菜单中的“end time. ”项，在弹出的窗口中的“time栏处输入“ 100”，单位选择“ mS,将整个仿真区域的时间设为10ms单击“ok”按钮，结束设置。 （3） 编辑输入波形。单击选中波形编辑窗口的时钟信号名 “clkl ”，使之变 成蓝色条，再单击左列的时钟设置键，打开窗口，将“ elk”的周期设定为，“phase” 相位设为默认为零，“ duty cycle ”占空比设为默认值50% （4）设定数据模式。单击信号“light ”旁边的“ +”号，可以打开信号的 各个分量，查看信号的每一位。如果双击“ +”号左边的信号标记，可以打开该 信号格式设置的对话框。 （5）波形文件存

12、盘。选择“file ”菜单下的“ save ”命令，或直接单击工 具栏上的按钮即可。 （6）仿真器参数设计。选择“ assignment ”菜单下的“ setting。”项， 在“setting ”窗口中左侧“ category ”栏中选择“ simulator ”项，打开窗口， 在“ siumlation mode项目下选择仿真激励文件“”。在“ simulation period ” 栏中选择“ run simulation until all vector stimuli are use” 即全程仿真； 确认选中“ simulatio n coverage report ing ”； 毛刺检测“ glitch detect ion” 为 1us;功耗估算“ gen erate sig nal activity file”。 把所有的参数都设定好了之后，就可以观察相关的波形了。 八、仿真结果 Ti严的 :mi 94.0 A iQ L iiAq nH 40 Q ex91 D u f_ 1 n 0冋1 LEI Lil QEim I 3 Ert J AU- 9 九、模拟电路 十、设计总结 这次课程设计上网查的资料比较多，所以我觉得这次设计做起来比较顺 手，基本上没遇到很多自己很难解决的问题。但是这次试验收获也不少，首先， 由于要自己查资