8位十进制数码动态扫描电路设计报告资料.docx

设 计 报 告课程名称 电子技术根底 I任课教师设计题目 8 位十进制数动态扫描显示掌握电路班级8 位十进制数数码动态扫描电路设计简介:所谓动态扫描显示，就是让各位 LED 依据肯定的挨次轮番地发光显示只要每秒扫描次数大于 24 次以上，就观看不到闪耀现象，人眼看起来很稳定静态扫描显示与动态显示相比，有显著降低 LED 功耗，大大削减 LED 的外部引线等优点目前动态扫描显示技术已经被广泛应用于型数字仪表、智能仪器和智能显示屏中本次课程实践中运用QuartusII 软件，承受 VHDL 文本设计和原理图相结合的层次化方式实现数码 8 位动态扫描显示电路设计首先，分别用VHDL 语言编写 8 位数码扫描显示电路程序和分频器程序，作为底层文件；顶层文件用原理图的设计方法，调用底层文件生成的 符号，从而实现动态扫描显示用 VHDL 设计一个 8 位数码扫描显示电路，利用 QuartusII9.0 进展编辑输入、编译准时序仿真其中，由于分频器的分频系数过大时，在仿真波形上很难看出波形的变化，如本设计是从100MHz 分频到 1KHz，分频系数为一万，所以可以通过转变减小分频系数，如改为 10 分频，就得到变化的波形，来验证数码动态扫描显示电路设计的正误。

一、工作原理1、8 位动态扫描显示的工作原理：输入信号：时钟信号 CLK输出掌握信号：段掌握信号 SG[6..0];位掌握掌握信号BT[7..0]8 位数码管，其中每个数码管的8 个段h、g、f、e、d、c、b、a(h 是小数点)都分别连接在一起，8 个数码管分别由 8 个选通信号 k1～k8 来选择被选通的数码管显示数据，其余关闭如在某一时刻，k3 为高电平，其余选通信号为低电平，这时仅为k3 对应的数码管显示来自段信号端的数据，而其他 7 个数码管呈现关闭状态依据这种电路状况，假设期望在 8 个数码管显示期望的数据，就必需使得8 个选通信号k1～k8 分别被选通，与此同时，在段信号输入口加上期望在该对应数码管上显示的数据，于是随着选通信号的扫变， 就能实现扫描显示的目的扫描显示程序中CLK 是扫描时钟；SG 为 7 段掌握信号，由高到低为分别接g、f、e、d、c、b、a7 个段；BT 是位选掌握信号，接以下图(1)中的 8 个位选通信号：k1、k2…k8程序中CNT8 是一个 3 位计数器，作扫描计数信号，有进程P2 生成；进程 P3 是 7 断译码查表输出程序，进程P1 是对 8 个数码管选通的扫描程序，例如当CNT8 等于“010”时，K3 对应的数码管被选通，同时，H 被赋值 3，再有进程 P3 译码输出“1001111”，显示在数码管上即为“3”；当 CNT8 扫变时将能在 8 个数码管上显示数据：12345678。

图(1)8 位数码电路2、七段数码显示译码器的原理:7 段数码是纯组合电路通常的小规模专用IC,如 74 或 4000 系列的器件只能作十进制BCD 码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是二进制的，所以输出表达都是十六进制的为了满足十六进制数的译码显示，最便利的方法就是利用VHDL 译码程序在 FPGA/CPLD图(2) 共阴和共阳数码管及其电路中来实现留意，这里没有考虑表示小数点的发光管，假设要考虑需要增加h 段，并且段输出 SG[6..0]改为SG[7..0]本试验承受共阳数码管，其电路图见以下图〔2〕输入码输入码g~a代表数据输入码输入码g~a据0 0000 1000000 8 1000 0000000100011111001910010010000200100100100A10100001000300110011000B10110000011401000011001C11001000110501010010010D11010000110601100000010E11100000110701111111000F11110001110代表数图(3)译码器真值表3、分频器的工作原理：分频器的原理也就是计数器，对时钟进展偶数分频，使占空比为50%。

只要使用一个计数器，在计数器的前一半时间使输出为高电平，在计数器的后一半时间使输出为低电平，即可得到偶分频时钟二、功能模块1. 8 位数码扫描电路模块：CLK 为时钟信号，SG 为段掌握信号，BT 为位掌握信号功能是进展 8 位数码管的掌握和 7 段数码显示的掌握smdlCLKSG[6..0]BT[7..0]inst22. 分频器模块：CLKIN 时钟信号输入,CLKOUT 时钟信号输出功能是对时钟信号进展分频f enpingCLKINCLKOUTinst23. LED 显示模块原理：LED 有段码和位码之分，所谓段码就是让LED 显示“8.”的八位数据，一般状况下要通过一个译码电路，将输入的 4 位 2 进制数转换为与 LED 显示对应的 8 位段码位码也就是LED 的显示使能端，对于共阳极的LED 而言，高电平使能要让 8 个 LED 同时工作，显示数据，就是要不停的循环扫描每一个LED，并在使能每一个 LED 的同时，输入所需显示的数据对应 8 位段码虽然 8 个 LED 是依次显示，但是受视觉区分率的影响，看到的现象是 8 个 LED 同时工作多个数码管动态扫描显示，是将全部数码管的一样段并联在一起，通过选通信号分时掌握各个数码管的公共端，循环点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率大于 50HZ，将看不到闪耀现象。

本次试验不显示小数点，可把 SG 段掌握信号向量变为 8 位〔最高位代表小数点〕，并在最高位设置成恒 0 低电平三、总体设计用 VHDL 语言编写 8 位数码扫描显示电路程序和分频器程序，作为底层文件；顶层文件用原理图的设计方法，调用底层文件生成的符号，从而实现动态扫描显示模块设计图：四、模块仿真1.8 位数码扫描电路模块仿真图2. 分频器仿真图五、总体仿真六、硬件实现1. 引脚锁定将设计编程下载进选定的目标器件中，如EP1C6，作进一步的硬件测试，查询试验指导书可得 8 位十进制数数码动态扫描电路各引脚与目标器件中所对应的引脚：将 CLK 与目标器件 EP1C6 的第 28 脚相接，将 m[6..0]的 m[0]～m[5]按挨次与目标器件EP1C6 的第 164～169 脚 相 接 ,m[6] 接 引 脚 号 第 173 n[7..0] 按 顺 序 与 目 标 器 件 EP1C6 的 第162,161,160,159,158,141,140,139 相接2. 锁定好引脚后下载到试验箱并进展测试七、结论承受扫描方式实现 LED 数码管的动态显示是，掌握好数码管之间的时间延时是很重要的，依据人眼视觉暂留原理，LED 数码管每秒导通 24 次以上，人眼就无法区分 LED 数码管短暂的不亮，认为始终点亮的。

动态扫描显示方式是利用人眼的视觉暂留效应，把 8 个数码管按肯定挨次〔从左至右或者从右至左〕进展点亮然而，当点亮频率足够大时，我们看到的不再是一个一个的点亮， 而是全部同时显示〔点亮〕，与传统方式得到的视觉效果完全一样因此我们只要给数码管这样一个扫描频率，就可以实现两个以上的数码管同时点亮而这个频率我们可以通过一个 计数器来产生，只要计数频率足够大，就可以实现我们的要求事实上，由于数码管点亮不是瞬间就可以的，它也需要肯定的时间，该时间与数码管的选择有关系八、心得体会：通过此次动态扫描电路的设计，我们进一步学习了 VHDL 根本规律电路的综合设计应用， 把握 VHDL 语言的语法标准，把握时序电路描述方法，把握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法同时也生疏把握了Quartus II 的使用方法以及使用的各种流程明白了多个数码管动态扫描显示，是讲全部的数码管并联在一起，通过选通信号分时掌握各个数码管的公共端，循环点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描频率大于 50Hz，将看不到闪耀现象课程设计是培育学生综合力量，运用所学学问、觉察、提出、分析和解决问题，熬炼 实践力量的重要环节，是对学生实际工作力量的具体实训和考察过程。

回忆这次课程设计， 我们小组成员感慨万千，确实，从选题到定稿，从理论到实践，在这些日子里，我学到了很多东西，不仅可以复习以前学的学问，而且学到了很多书本上学不到的学问通过这次课程 设计是我懂得如何把理论和实际相结合起来，从理论中的结论，把理论应用到实践中，才能 真正的为社会效劳，从而提高自己的实际动手力量和思考力量 这次课程设计是对这学期学过的数字电子技术根本学问的应用，原来对数字电子技术中的有些东西就不太生疏，但是 通过这次试验报告，更深刻的了解了各种芯片的引脚、时序图、规律图以及功能表，能够用 各种芯片以及触发器等组建规律电路这次的设计虽然短暂，但却是我们第一次自己动手设 计的电路在设计过程中，也遇到了书本中不曾学到的状况这次的设计虽然短暂，但却是我们第一次自己动手设计的电路在设计过程中，也遇到 了书本中不曾学到的状况在这次试验中遇到的问题总结和吸取的阅历如下：1.在文件名必 须与 VHDL 文件中的设计实体名保持全都2.把握好电路原理图的例化及调出方式3.引脚锁定时，留意各个引脚是否连接正确及接触是否良好这次我们所做的试验是 8 位十进制数动态扫描显示掌握电路，那何为扫描显示呢？扫描显示是通过把画面划分成很多很多帧来实 现的。

每一帧都是静止的图象，快速连续地显示帧便形成了运动的假象刷频率越快，由于人眼的视觉停留，就会得到想要的结果这就像是拍摄电影一样，在拍摄武打动作时，实际中两人的动作是很慢的，但播放时，人为的把速度放快，才得到了我们日常生活中宠爱的 那种快动作效果通过此次试验报告我们小组也体会到数字电子技术对当代社会进展的重要性这次试验也教会了我们很多：1.学会小组之间的分工与合作小组之间分工要明确，这是试验成功的保障、2.遇事多动脑，并且留意学习其他人的特长，吸取教师和教育者的阅历3.提高了动手力量这次试验报告，使我们动手力量得到很大的提高在生活中遇到一些小事情时自己动手解决，这样可以增加我们的自信念，对我们将来去适应生疏事物是有很大帮助的这次试验报告是短暂的，但留给我们的感受是深刻的我们没必要在怜惜什么，以为我 已得到很多了自己现在该做的，就是当生疏到自己的缺乏时，那就该如何去改造自己，如何完善自己大学的生活是丰富多彩的，大学中每个人要完成的事情是很多的，但那需要每 个人的认真投入每个人不必再感慨世事的沧桑，不必圆满岁月的来去匆忙，我们要做的那 就是在这有限的时间内，完成自己应当完成的事，经受自己应当经受的事情。

九、附录代码：1. 8 位数码扫描电路模块 VHDL 语言LIBRARY IEEE; ——库函数USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ——定义STD_L。