实验二动态描显示电路设计.doc

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1、实验二动态扫描显示电路设计一、设计要求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、硬件环境LP-2900开发装置的LED数码管为共阴显示器，六个显示器的七个段控制a~g及小数点dp分别对应相连，各显示器的共阴极分别由一个3线-8线译码器74138的输出Y0~Y5控制。译码器的3位输入码分别由FPGA的I/O端口DE3、DE2、DE1控制，如图1所示。图1LP-2900开发装置FPGA与LED数码显示器的电路连接3线-8线译码器的3位输入码DE3、DE2、DE

2、1为“000”~“101”时，输出Y0~Y5中有一个为0，FPGA的a~g端口将控制共阴极为0的数码管显示。比如，当DE3、DE2、DE1为“011”时，Y3=0，数码管C4显示。二、设计原理分析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位显示器需要7×n个控制信号（不包括小数点），即需要FPGA的56个I/O口对其进行控制。动态扫描方法是将所有显示器的各个段控制端（a、b…、g、dp）一一对应连接，而各显示器的公共端COM由位扫描

3、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1所示。这样FPGA只需要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驱动电路中所有的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时轮流有效。每个显示器只在其公共端为有效电平时根

4、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”→“001”→“010”→“011”→“100”→“101”→“000”循环输出二进制码，图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3所示。每路脉冲信号的周期为6个时钟周期，只有1个时钟周期为低电平，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，任意瞬时只有一个显示器的公共段为有效（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

5、、b…、g、dp）只能使当前阴极为低电平的那个显示器显示字符，而其它显示器都由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N1、C2控制的LED显示N2，……，C6控制的LED显示N6。动态扫描显示电路每位显示的时间为一个CP周期，显示扫描周期T为时钟周期的n倍（n为显示位数），每个显示器的显示时间为1/n。当扫描时钟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每秒的导通次数多于50次（T<20ms）时，由

6、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36位动态显示扫描信号时序2．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N＜2n。比如，表示10个十进制数符0~9的二进制码有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、文字信息的二进制编码需要通过显示译码器件译成段信号Ni（a~g）控制LED显示相应的字符。图4七段共阴显示器的内部原理、外引线排列图图57448逻辑符号七段显示译码器件有多种型号，比如74

7、47是输入BCD码、输出控制七段共阳显示器的译码驱动器件；而控制共阴七段显示器的相似类型器件是7448。7448的逻辑符号如图5所示，表1列出了其逻辑功能。表1BCD–七段显示译码器7448功能表十进制或功能输入BIN输出LTNRBINDCBAOAOBOCODOEOFOG0HHLLLLHHHHHHHL1H×LLLHHLHHLLLL2H×LLHLHHHLHHLH3H×LLHHHHHHHLLH4H×LHLLHLHHLLHH5H×LHLHHHLHHLHH6H×LHHLHLLHHHHH7H×LHHHHHHHLLLL8H×HLLLHHHHHHH

8、H9H×HLLHHHHHLLHH10H×HLHLHLLLHHLH11H×HLHHHLLHHLLH12H×HHLLHLHLLLHH13H×HHLHHHLLHLHH14H×HHHLHLLLHHHH15H×HHHHHLLLLL