实验四-七段数码管的动态扫描显示

实验四七段数码管的动态扫描显示专业：电子信息科学与技术姓名：高晓骏学号：2012021199010一．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．实验器材（1）PC机（2）QuartusII开发工具软件三．实验原理实验板上常用4位联体的共阳极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同名端连在一起，而每一个数码管由一个独立的公共极COM端控制。当向数码管发送字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码时，但究竟是那个数码管亮，取决于COM端，这一端是由I/O控制的，所以就可以自行决定何时显示哪一位。动态扫描即采用分时方法，轮流控制各个LED轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每一位显示器的点亮时间是极为短暂的，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，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，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。四、实验要求：实现显示0000-9999的十进制计数器。五．实验内容及步骤1.建立工程建立名为leddisplay的工程，并建立顶层图。2.设计计数时钟设计一个分频器，对50MHz分频输出到计数器，让计数器以较慢的速度递增。moduleint_div(clk,div_out);inputclk;outputregdiv_out;reg[31:0]clk_div;parameterCLK_FREQ='D50_000_000; //系统时钟50MHzparameterDCLK_FREQ='D10; //输出频率10/2Hzalways@(posedgeclk)begin if(clk_div<(CLK_FREQ/DCLK_FREQ)) clk_div<=clk_div+1; else begin clk_div<=0; div_out<=~div_out; endendendmodule输入完成后，将该文件设为顶层实体，该命令在Project->Setastop-levelEntity。分析该设计文件:执行工具栏处的“StartAnalysis&Synthesis命令按钮，开始分析综合，此步骤在这里用于检查设计错误。分析成功后要生成一个分频器的元件符号，执行File->CreateSymbolfilesforcurrentfile,开始建立该文件的元件符号。3.调用宏功能模块设计计数器modulecnt10000(qout,clr,clk);input clr;inputclk;output[15:0]qout;reg[15:0]qout;always@(posedgeclk) if(!clr)qout[15:0]=0; elseif(qout[3:0]==9) begin qout[3:0]=0; if(qout[7:4]==9) begin qout[7:4]=0; if(qout[11:8]==9) begin qout[11:8]=0; if(qout[15:12]==9)qout[15:12]=0; elseqout[15:12]=qout[15:12]+1'b1; end elseqout[11:8]=qout[11:8]+1'b1; end elseqout[7:4]=qout[7:4]+1'b1; end elseqout[3:0]=qout[3:0]+1'b1;endmodule输入完成后，将其设为顶层实体，检验后生成元件符号。4.数码管扫描显示程序设计（不含小数点）modulesegmain(clk,reset_n,datain,seg_data,seg_com);inputclk;inputreset_n;input[15:0]datain;output[7:0]seg_data;output[3:0]seg_com;reg[3:0]seg_com;reg[7:0]seg_data;reg[3:0]bcd_led;reg[26:0]count;always@(posedgeclk)begin if(!reset_n) count<=0; else count<=count+1;endalways@(count[14:13]ordatain)begin case(count[14:13]) 2'b00: begin bcd_led=datain[3:0]; seg_com=4'b1110;// end 2'b01: begin bcd_led=datain[7:4]; seg_com=4'b1101;// end 2'b10: begin bcd_led=datain[11:8]; seg_com=4'b1011;// end 2'b11: begin bcd_led=datain[15:12]; seg_com=4'b0111;// end endcaseendalways@(seg_comorbcd_led)begin case(bcd_led) 4'h0: seg_data=8'hc0;//0 4'h1: seg_data=8'hf9;//1 4'h2: seg_data=8'ha4;//2 4'h3: seg_data=8'hb0;//3 4'h4: seg_data=8'h99;//4 4'h5: seg_data=8'h92;//5 4'h6: seg_data=8'h82;//6 4'h7: seg_data=8'hf8;//7 4'h8: seg_data=8'h80;//8 4'h9: seg_data=8'h90;//9 4'ha: seg_data=8'h88;//a 4'hb: seg_data=8'h83;//b 4'hc: seg_data=8'hc6;//c 4'hd: seg_data=8'ha1;//d 4'he: seg_data=8'h86;//e 4'hf: seg_data=8'h8e;//f default: seg_data=8'h80;//0 endcaseendendmodule输入完成后，将其设为顶层实体，检验后生成元件符号。5.设计完整的顶层返回顶层原理图，并注意重新将顶层原理图设为顶层实体。双击顶层图空白的地方，弹出symbol对话框，展开Libraries栏的Project库，可看到上述步骤建立的一些元件符号。按OK，在图纸上空白地方点击即可输入相应的元件，添加其它元件，完成下图连接：6．设置芯片和管脚。设置芯片型号、配置芯片型号等内容。参照以下文件配置芯片管脚，并运行该tcl脚本。#Setup.tcl------SetuppinsettingforEP3C25-V5mainboardset_global_assignment-nameRESERVE_ALL_UNUSED_PINS"ASINPUTTRI-STATED"set_global_assignment-nameENABLE_INIT_DONE_OUTPUTOFFset_location_assignmentPIN_149-toclkset_location_assignmentPIN_90-toreset#seg7led------78LEDset_location_assignmentPIN_148-to78ledcom[0]set_location_assignmentPIN_147-to78ledcom[1]set_location_assignmentPIN_160-to78ledcom[2]set_location_assignmentPIN_159-to78ledcom[3]#set_location_assignmentPIN_162-to78ledcom[4]#set_location_assignmentPIN_161-to78ledcom[5]#set_location_assignmentPIN_166-to78ledcom[6]#set_location_assignmentPIN_164-to78ledcom[7]set_location_assignmentPIN_145-to78leddata[0]set_location_assignmentPIN_143-to78leddata[1]set_location_assignmentPIN_137-to78leddata[2]set_location_assignmentPIN_139-to78leddata[3]set_location_assignmentPIN_144-to78leddata[4]set_location_assignmentPIN_146-to78leddata[5]set_location_assignmentPIN_135-to78leddata[6]set_location_assignmentPIN_142-to78leddata[7]7.编译执行菜单命令Project->Setastop-levelEntity，将顶层图设为当前顶层实体，然后编译。8.下载（1）下载设置：使用下载线下载配置文件到FPGA。（2）下载完毕后可看到实验现象：数码管实现显示0000-9999的十进制计数器。六．思考题count[14:13]ordatain是什么意思？这条语句是判断已经计数的状态，并将相应的数码管变亮，选择扫描显示数据，count[14:13]大约1ms改变一次，而count[26:25]则闪烁的时间更短，人眼无法看清，故出现不正常显示的现象。七．实验小结（1）这是我们这学期数字电路EDA综合实验的第一次实验报告，在前几次的实验中，已经熟悉了QuartusII设计软件的基本功能、原理图输入和HDL输入方法、功能仿真、综合、配置与编程的设计过程，尤其是针对QuartusII的使用初步花了几节课的时间，毕竟这个软件对于我们来说是很陌生的。（2）在前面的实验中，学习QuartusII的基础实验中，课本上的介