实验03静态数码管显示

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1、实验三静态数码管显示一.实验目的1.了解数码管内部电路结构；2.学习7段数码管显示译码器的设计；3.学习LPM兆功能模块的调用。二.准备知识为了对数字电路进行控制、直观观察数字电路的设计结果，CPLD/FPGA器件往往要和一些外部接口电路相连，前面实验中实验的二极管、DIP开关、脉冲信号源等都属于外部接口电路。在编译前我们进行的锁定管脚，就是把设计电路（元件）的数字信号输入、输出连到相应的CPLD/FPGA器件管脚；而CPLD/FPGA器件的一些管脚在硬件上和外部的接口电路相连；这样就把设计的输入、输出管脚和外部的接口电路相通，以便对电路进行控制(输入)、观察结果

2、(输出)。通常的外部接口电路有：二极管、7段数码管、米字型数码管、点矩阵显示器、液晶显示接口、VGA接口、鼠标接口、键盘、时钟信号接口、A/D接口、D/A接口、UART接口、I2C控制器接口等其它数字信号接口。数码管LED显示是工程项目中使用广泛的一种输出显示器件。从数码管的个数上数码管分为单联和多联，单联数码管的封装结构如图3.1所示；从电路连接上数码管分为共阳极和共阴极2种，共阴极数码管是将8个发光二极管的阴极连接在一起作为公共端，如图3.2所示；而共阳极数码管是将8个发光二极管的阳极连接在一起作为公共端，如图3.3所示。公共端通常称为位码或选通位，而将其它8

3、位称为段码。底部管脚上部结构DADFDGDBDEDDDCDP●DA●●SCDB●●DFDC●●DGDP●●DESC●●DD图3.1单联数码管的管脚定义图图3.24联共阴极数码管电路图图3.34联共阳极数码管电路图数码管的8个段分别为dp、g、f、e、d、c、b、a。我们以图3.3所示的共阳数码管电路图为例简单说明其工作原理。我们要点亮数码管A段，就需要位码DIG为高电平，A段的11脚为低电平，这样发光二极管正向导通，通过一定的电流而发光。如果要显示数字“1”，就需要位码为高电平，BC段码为低电平，正向导通而发光，而其他的段码为高电平，无电流通过不发光。故8位段码的

4、需要赋二进制值为“00000011”，位码赋值为高电平，这就是所谓的“译码”。位码使用了三极管。从硬件电路原理图上可知，FPGA器件的IO管脚为低电平时，数码管的位码管脚为高电平，导通。本实验通过分频器得到1Hz的时钟信号，加载于4位计数器的时钟输入端。计数器循环输出0~9、A~F共16个数。最后通过译码器译码后在数码管显示出来。说明：共阳极和共阴极的电路不同，译码结果正好相反。一般来说，共阳极的数码管比共阴极数码管亮度高，这是硬件IO管脚驱动能力的原因。发光二极管需要串联限流电阻进行保护。译码结果不仅是显示数字，也可以显示其他字符，理论上说，共有2^7种译码结果

5、。一.实验步骤1、新建工程，工程名为sled。2、新建译码器的硬件描述语言源文件decode7，输入程序后封装成模块符号文件。在封装过程中发现错误则找出并纠正错误至封装成功为之。3、编写并封装16进制计数器模块CNT16。4、新建原理图文件testled。添加分频兆功能模块。实验箱上的晶振为48MHz，为了得到1Hz的频率需要进行48M次分频。可以自己编写分频模块，这里使用QuartusII软件自带的兆功能分频模块。在新建的原理图testled文件中，双击鼠标，打开添加元器件对话框，点击“MegaWizardPlug-Inmanager…”按钮，弹出如图3.4所示

6、的添加兆功能模块向导对话框。选择“Createanewcustommegafunctionvariation”新建一个兆功能模块。图3.4添加兆功能模块向导对话框——Page1点击“Next”按钮进入向导第2页。进行如图3.5所示的选择和设置。在生成兆功能模块的过程中，软件会自动生成该功能模块对应的硬件描述语言，可以选择相应的语言类型。图3.5添加兆功能模块向导对话框——Page2点击“Next”按钮，弹出如图3.6所示的设置界面，因为我们要进行48M次分频，转换为二进制数为26位，故总线宽度设为26；我们选择加法计数器（Uponly）。图3.6添加兆功能模块向导

7、对话框——Page3点击“Next”按钮，进入page4设置，如图3.7所示。在计数器类型设置我们选择，48M进制的计数器即Modulus为48000000；“Plainbinary”为计数到各个位全满再重新计数。并且勾选进位进位输出“Carry-out”。图3.7添加兆功能模块向导对话框——Page4点击“Next”按钮，进入Page5设置，在这里可进行同步或异步的清零、加载、置数设置，我们这里不做设置。点击“Next”按钮，进入Page6设置，此略。图3.7添加兆功能模块向导对话框——Page5最后，进入计数器功能模块的设置总结界面。如图3.8所示。图3.8添

8、加兆功能模