EDA八段动态数码管显示设计实验报告

1、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 课程设计评分表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。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。

2、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，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

3、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A133该部分电路为固定 电路。使用LED数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。B135C136D137E138F141G142Dp12874LS138S1125S2126S31273、课程设计使用设备（1）EDA及SOPC综

4、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

5、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。、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

6、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(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1.5-2.3间，最大不能超过2.5.(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

7、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，而每个数码管是通过一个sel位选择sel2.O来选定的。sel与数码管之间是一 3-8译码的关系，即为0OO”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0 F的功能。六、实验

8、程序library ieee;en tity sca n_led isport(clk:i nstd_lo gic;sg:outstd_logic_vector(6 dow nto 0);bt:outstdo gic_vector(7 dow nto 0);end;architecture one of scan_led is signal cnt8:stdogic_vector(2 downto 0); sig nal a: in teger range 0 to 15;beg in p1:process(c nt8)beg in case cnt8 iswhe n"000&quo

9、t;=>bt<="00000001"A<=1;whe n"001"=>bt<="00000010"A<=3;whe n"010"=>bt<="00000100"A<=5;whe n"011"=>bt<="00001000"A<=7;whe n"100"=>bt<="00010000"A<=9;whe n"101&quo

10、t;=>bt<="00100000"A<=11;whe n"110"=>bt<="01000000"A<=13;whe n"111"=>bt<="10000000"A<=15;whe n others=>nu II;end case;end process p1;p2:process(clk)beg in if clk'event and clk='1' then cnt8<= cnt8+1;end if;

11、end process p2;p3:process(a)beg incase a iswhen 0=>sg<="0111111"when 1= >sg<="0000110"when 2=>sg<="1011011"when 3=>sg<="1001111"when 4=>sg<="1100110"when 5=>sg<="1101101"when 6=>sg<="1111101&qu

12、ot;when 7=>sg<="0000111"when 8=>sg<="1111111"when 9=>sg<="1101111"whe n 10=>sg<="1110111"whe n 11=>sg<="1111100"whe n 12=>sg<="0111001"whe n 13=>sg<="1011110"whe n 14=>sg<="1111

13、001"whe n 15=>sg<="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” new"项，在hew"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edit”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1

14、0ms，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“ clk1 ”使之变成 蓝色条，再单击左列的时钟设置键，打开窗口，将“ clk ”的周期设定为0.5ms : 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“ assignm

15、ent ”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“ight.vwf ”在simulation period ”栏中选择rbn simulation until all vector stimuli are use ” 即全程仿真；确认选中 “simulation coverage report ing ”毛刺检测 glitch detecti on ”为us ;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， WT-4-iIWdwr I |齒 Rs7 Enfl<q!n«ErdAie g g m殆 a q exSJ Du羽tl 0IK.sIB帆AL.5ujLi«：iOiilCffiLjjA*4>rn_/ in肋nonormiv门1XHII1I'ilLimim比T外cc>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，