基于FPGA驱动数码管

1、Word 文档驱动数码管数码管作为一种外设，首先我们需要了解它的工作原理以及它和外设电路的 对应关系，七段数码管原理图如下:顾名思义，七段数码管就是使用七段点亮的线段来拼成常见的数字和某些字 母，这种显示方式我们在数字电路中非常容易见到。再加上右下角显示的小数点，实 际上一个显示单元包括了8根信号线。根据电路设计的不同，这些信号线可能高有效 也可能低有效。我们通过FPGA控制这些线段的亮灭，达到显示效果。对于多个数码管的显示模块，将每一个都连接到FPGA的管脚会耗用大量FPGA的管脚资源。因此我们同样引入一种类似矩阵键盘的扫描方式。任何时刻 我们只使用8根信号点亮一个数码管，但是8个数码管是随

2、着时钟步调交替点亮 的，只要时钟的速度够快，我们观察到数码管就好像几个同时点亮一样原理图如下:亶羽参 日日日日日日如图所示，我们的使用的是六位共阳极数码管，六个PNP型三极管分别作为六组数码管电源的输入开关，也就是我们常说的位选信号， PNP三极管为低电 平导通，所以我们的位选信号低有效。在这里，为了节约FPGA的IO资源，我们把 六个位选信号连接到了三八译码器 74HC138D,该三八译码器的真值表如下：FUNCTION TABLEINPUTSOUTPUTSENABLESELECTG1G2AC2BCBAYOY1Y234Y5Y6Y7XHXXXXHHHHHHHHXXHXXXHHHHHHHHLXX

3、XXXHHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHMLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL由止匕，我们可以得出结论，当SEL2, SEL1, SEL0=3000时，Y0变为低电平，而由于Y0连接到了第一个数码管，所以第一个数码管点亮。当 SEL2,SEL1,SEL0=3b001时，对应第二个数码管点亮，以此类推。SEG_0到SEG_7分别对应二极管a-g以及“小数点”，即我们所说的段选信号。由于是共阳极数码管，所以 二极管只要给低电平就可以

4、点亮，根据点亮的二极管不同，就可以显示出不同 的字符。假如我们要点亮第一个数码管，并且显示出字符“ A”,那么我们就只需 要选中第一个数码管SEL2, SEL1, SEL0=b000,而且 SEG=8b1000_1000。好了，既然思路和原理已经明了于心，那么接下来我们可以开始写驱动代码，验证思路是否可以实现，首先我们新建工程如下:新建一个顶层文件，编写模块框架并保存如下:ThVt m分析开发板对应数码管原理图可知 FPGA只需要输出位选和段选信号即可,所以我们可以设计如下代码:系统输入elk. 5M系统时钟输入 rst_n, 低电平复位信号 系统输出品目，/数码管段选sei 数码管位选234

5、 -.0 67890/声明输入输出端口input elk; 50M系统时钟输入 input 丁st_n ;/低电平复位信号Word3 4 5 6 7 8901234 5 6 7 8111111122222 2 222output reg F二0seg二”濒码管段选 output reg 2：0sel ： /，常先always(posedge elk or negedge rst n) beginj if ! rst_n) begin! seg=8，bllll 1111：全部熄灭； sel-3J bOOO;I end i else begin选中第一个数码管!bl000000： /檄码管显示字符

6、=“endend endmoduleWord 文档alk ( W=C.won r_nil. 11JA;厘二aj通*第一-T声明xf 2 ! - 2 1- - P W B H L* 二H”工 X3 ：. J - ll PlAW? f：11 W4MIQILT.p411k. “阿岳他打神，3.4l1艮6，犀，物|署/Wv=eBR.物幅旗匕T”*/附用国用现在我们只是实现了一个数码管的点亮，如果要让数码管“全部亮起来，并同 时显示相同字符”，那我们只能通过比较快速的切换位选信号来实现这一目的。但是切 换频率如果过高，数码管显示也会出现不稳定的状态，这和器件的工艺有关，我们可 以选择切换的经验频率0.0

7、1MHZ。那么这时，我们就需要用到锁相环PLL来进行分频，将50MHZ的晶振时钟分频成我们所需要的0.01MHZ。由于锁相 环的应用前面已经有了很详细的论述，所以就不再赘述，新建一4PLL IP核如下：点击 - 垸成。然后新建一个顶层文件如下:右键点击top.v文件，将其设置为顶层如下:切换到顶层视图，可以看到top文件现在为项目的顶层接下来在top中实例化PLL和数码 管驱动模块，代码如下：345ti7fi-yo11.-s456-7s9ol234fiE789nT 5 6 - 8 9 0222229-2333333333j-444444444&2 22223然后更改数码管驱动程序，用状态机的显示，逐步选通每个位选信号，更改begint rLiii：0 ： begin.sel-Jh hOOQ. sxateC1;i end1：beR insel=JJ b(X)l; stat e=.end;hfre i nb010; atate=3; endR:bee in&el=3F bOll;3tate_=4 ：9ncl4：bein ael=3b blOO： Tate=3;i i oriel3 * begin.stated =0, endII上门室经编k. dk如0), /CO h系统EF钟睛入-mi二倍5j 系统输出* sagCseg),