2.8动态扫描显示电路设计

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1、2.8动态扫描显示电路设计LED数码显示管的应川在FT常生活中随处可见。比如，公交车辆的编号、电了称的重量、价格显示等。LED显示控制方式分静态驱动和动态扫描驱动，木节通过刘•四位动态扫描显示控制电路的设计,熟悉用AHDL真值表形式设计逻辑器件的方法;掌握动态扫描显示的原理；了解在QuartusII中设计ROM及其数据文件的方法。2.8.1设计要求设计一个四位LED数码显示动态扫描控制电路，显示4位十进制数或4字母的单词，要求显示内容可以通过按键切换。2.8.2设计原理分析LED七段数码显示器的原理可参见节2.2.2,内部有8个发光二极

2、管，它们的阴邙H）极共接，称为共阴邙H）显示器。当共阴显示器的公共端接低（高）电平时，a〜g七个段划和小数点DP由高（低）电平驱动，可以点亮相应的段。多位七段显示器的控制分为静态和动态扫描两种方法。静态驱动方法是将所有显示器的公共端都接有效电平，各位显示器的段控制信号互不相干，分别控制。这样，n位显示器需耍7Xn个控制信号（不包括小数点）。比如DE2开发板上8个共阳七段LED显示管HEX0-HEX7采用静态驱动方式，需要FPGA的56个I/O口（HEX0[0]〜HEX0[6]、HEX1[0卜HEX1[6]、……、HEX6[0卜HEX6[

3、6]、HEX7[0卜HEX7[6]）对其进行控制。动态扫描方法是将所有显示器的各个段控制端（a、b…、g、dp）——对应连接，而各显示器的公共端COMrh位扫描信号分别控制。这样，n位显示器只需要8+n个控制信号（包括小数点）。比如，LP-2900开发装置上B区的6个共阴显示器采用了动态扫描驱动方式，6个共阴端C1〜C6由通过一个3线-8线译码器分时控制，电路原理如图2-2-1所示。这样FPGA只需耍11个I/O口，其中8个控制段信号、3个输出二进制码（“000”〜“101”）控制C1~C6。1.动态显示扫描控制动态扫描骡动电路屮所有的

4、显示器由相同的段信号控制，公共端有效的显示器将显示相同的字符。所以，要使各显示器显示不同的内容，必须控制它们的公共端分吋轮流有效。何个显示器只在其公共端为冇效电平时根据段码信号显示相应的字符，公共端无效时灭显。比如，若LP-2900上FPGA端口DE3、DE2、DE1按“000”一“001”〜“010”-*“011”一“100”一“101”一“000”循环输出二进制码，图2-2-1中的3线・8线译码器74138将输出顺序脉冲扫描控制6个共阴显示器的公共端C1〜C6,信号波形如图2-8-1所示。每路脉冲信号的周期为6个时钟周期，只有1个时

5、钟周期为低电平，且低电平时间依序错开。由于各显示器的阴极端分时轮流选通，任意瞬时只冇一个显示器的公共段为冇效（低）电平，所以虽然所有显示器的阳极端对应共接，但FPGA输出的段信号a〜h只能使当前阴极为低电平的那个显示器显示字符，而其它显示器都山于阴极为高电平而呈灭显状态。显然，根据位扫描时序同步输出各位显示器对应的段控制信号N1〜N6,就能使它们逐位顺序轮流显示。C1控制的LED显示N/、C2控制的LED显示N2,……，C6控制的LED显示N0。动态扫描显示电路每位显示的时间为一个CP周期，显示打描周期T为时钟周期的n倍（n为显示位数）

6、，每个显示器的显示吋I'可为1/n。当扫描吋钟CP较低时，因为轮流导通可能造成显示信息闪烁。但当扫描频率提高到使每个显示器毎秒的导通次数多于50次（T<20ms）时，市于人眼的视觉暂留效应，就不会感觉显示器闪烁。但扫描位数过多时，显示亮度将受到影响。图2-8-16位动态显示扫描信号时序1.显示译码电路在数字电路中，数符、文字信息一般用二进制编码表示，信息数量N和编码位数n满足NV2n。比如，表示10个十进制数符0~9的二进制码冇4位，称BCD码。LED七段显示器通过七个段形的发光二极管a〜g显示数符或字母。因此，表示数符、文字信息的二进

7、制编码需要通过显示译码器件译成段信号M(a〜g)控制LED显示相应的字符。在2.2节中介绍的集成七段显示译码器件7447和7448可以将8421BCD码译成控制共阳或共阴数码管显示〕进制数符的段信号，但器件输入非8421BCD码时，输出使数码管灭显或无意义。11011gfCOMabnnnnnuuuuuedcoxch10010根据七段数码管的段划排列，除10个数符外，还可以显示英文字母A、b、C、d、E、F、H、J、L、P、q、U、y,加上灭显码,可以显示的信息量至少有24个，需要5位二进制码表示。若设5位二进制编码“00000”〜“01

8、001”表示十进制数符0~9；而二进制码“01010”表示字母A、“()1011”表示字母b、……等。这样，如果需要显示字母等信息，必须设计一个显示译码器件，输入为5位二进制码，输出为a~g七个显示段控制信