实例教学七 数码管 CPLD FPGA可编程逻辑器件

1、LED数码管显示的VHDL设计桂林师范高等专科学校羊日飞LED数码管显示实例运行环境n红色飓风二代XILINX FPGA开发板 RC2-3S400 LED数码管的板级硬件电路n四位8段式共阴数码管1位2位3位4位位线位线段线段线LED数码管的板级硬件电路nLED数码管位线驱动电路qSEG_LED_S0、 SEG_LED_S1、 SEG_LED_S2 SEG_LED_S3 接FPGA相应引脚LED数码管的板级硬件电路n8段式共阴数码管的段码一、LED数码管的静态显示LED数码管的静态显示n四位数码管显示相同的字符n依次显示从0F的各个字符，每隔1s显示一个字符。 四位数码管器件内部复用了每位数码

2、管的8条数据线（a,b,c,d,e,f,g,dp） 若同时将四位数码管的位线（共阴公共端）接到低电平，则相当于同时选中数码管的4个位。 此时若段线输入某个段码，则四位数码管显示段码对应的同一字符。LED数码管静态显示的芯片级设计框图时钟源50MHz分频器计数器数码管驱动四位LED数码管FPGA1/50000000分频输出时钟信号的频率是1Hz，周期为1s。16进制计数器即有16种状态，每经过1s计数值加“1”，也即跳到下一个状态。段码译码器将16种状态码转换为相应的8位二进制LED数码管段码段码。1/50000000分频器（Divider）entity clkdiv is port( rese

3、t: in std_logic;clkin: in std_logic;clkout: buffer std_logic );end clkdiv;实体1/50000000分频器（Divider）architecture clkdiv_stru of clkdiv is signal count: integer range 0 to 25000000:=0;begin process( reset , clkin) begin if reset=0 then count=0; q=0; elsif clkinevent and clkin=1 then if count=25000000 t

4、hen count=0; clkout= not clkout; else count=count+1; end if; end if; end process; end clkdiv_stru;结构体16进制计数器entity counter is port( reset: in std_logic; clock: in std_logic; countout: out std_logic_vector(3 downto 0) );end counter;architecture counter_stru of counter is signal count: std_logic_vecto

5、r(3 downto 0);begin process( reset , clock) begin if reset=0 then count=“0000”; elsif clockevent and clock=1 then if count=“1111” then count=“0000”; else count=count+ “0001” ; end if; end if; end process; countout Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y , clkin= , clkout=

6、 ); counter_m：counter port map( reset= , clock= ,countout= ); decoderledout_m：decoderledout port map( state= , Y= ); ledbits=“1111”;end led8seg_stru;三个子模三个子模块的元件块的元件声明声明resetmclki_clkreseti_clki_statei_stateledsegsLED数码管显示的VHDL代码综合结果（顶层）LED数码管显示的VHDL代码综合结果（子模块）二、LED数码管的动态显示LED数码管的动态显示n四位数码管显示不同的字符，比

7、如“1234”n实现原理：n由于四位数码管器件内部复用了每位数码管的8条数据线（a,b,c,d,e,f,g,dp），所以若要四位数码管显示不同的字符，则一位显示时（占用了段线）其它三位应该不能显示。（通过控制位线实现）LED数码管的动态显示n实现原理：n由于人眼的视觉暂留效应，当循环时间很短时，人眼看到的效果如下图所示：n动态刷新时间：q电视的场频：50Hz，即每20ms更新一幅画面q刷新频率太慢则会有闪烁现象q刷新频率太快则则亮度不够q一般在几ms左右作业：LED数码管动态显示n四位数码管显示不同的字符，比如“1234”修改分频器architecture clkdiv_stru of clk

8、div is signal count: integer range 0 to 25000000:=0;begin process( reset , clkin) begin if reset=0 then count=0; q=0; elsif clkinevent and clkin=1 then if count=25000000 then count=0; clkout= not clkout; else count=count+1; end if; end if; end process; end clkdiv_stru;结构体architecture clkdiv_stru of

9、clkdiv is signal count: integer range 0 to 50000:=0;begin process( reset , clkin) begin if reset=0 then count=0; q=0; elsif clkinevent and clkin=1 then if count=49999 then count=0; clkout= not clkout; else count=count+1; end if; end if; end process; end clkdiv_stru;修改计数器architecture counter_stru of

10、counter is signal count: std_logic_vector(3 downto 0);begin process( reset , clock) begin if reset=0 then count=“0000”; elsif clockevent and clock=1 then if count=“1111” then count=“0000”; else count=count+ “0001” ; end if; end if; end process; countout=count;end counter_stru;architecture counter_st

11、ru of counter is signal count: std_logic_vector(3 downto 0);begin process( reset , clock) begin if reset=0 then count=“0000”; elsif clockevent and clock=1 then if count=“0011” then count=“0000”; else count=count+ “0001” ; end if; end if; end process; countout Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y = “00111111”; ledbits Y = “00000110”; ledbits Y = “