实验5___8位数码管扫描显示电路设计[1]

八位数码管扫描显示电路的设计
实验五 8位数码管扫描显示电路设计
一、预习内容
1、什么是扫描显示；
2、怎样实现数码显示；
3、写出原理草图，写出源程序。

二、实验目的
1、进一步熟悉用VHDL进行EDA设计方法；
2、本实验与实验4的不同之处在八个数码管都要显示；
3、进一步了解EDA实验箱的基本功能；
三、实验器材
PC机一台、EDA教学实验系统一台、下载电缆一根（已接好）、导线若干
四、实验要求
1、用VHDL设计一个扫描显示电路，并在实验箱上的八个数码管能同时显示自
己的学号。

（23408148）
2、在完成1的基础上，显示自己的学号加100.
五、实验原理与内容
实验原理：
1> 每个数码管的8个段：hgfedcba（h是小数点）都分别连在一起， 8个数码管分别由8个选通信号k1.k2.。

k8选择，被选通的数码管（高电平）显示数据，其余关闭。

如在某一时刻，k3为高电平，其余为低电平，这时仅k3对应的数码管显示来自段信号端的数据，其余的都关闭。

据此，就必须使8个选通信号分别被单独选通，并同时在段信号输入口加上希望显示的数据，就能实现功能。

2> Clk 是扫描时钟，SG 为7段控制信号，由高位之低位分别接gfedcba7个段，BT是位选控制信号。

Cnt8是一个3位计数器，做扫描计数信号，由进程P2生成。

进程P3是7段译码查表输出程序，进程P1 是对8个数码管选通的扫描程序。

例如当CNT8=001时，K2对应的数码管被选通，同时A被赋值2，再由进程P3译码输出1001111，显示在数码管上即为2,。

当cnt8扫变时，将能在8个数码管上显示23408148.
3> 本次试验不显示小数点，可把SG段控制信号向量变为8位（最高位代表小数点），并在最高位设置成恒0低电平。

图4－1 动态数码扫描显示硬件电路原理图
六、实验步骤
1、调出调出预先编好的的源程序，检查是否正确；
在quartus 中新建一个工程命名为SCAN_LED，将预先编辑好的程序复制入vhdl文件中，保存并命名为SCAN_LED。

2、编译、仿真程序；
点击start complilation按钮进行全程仿真没有错误后开始进行硬件仿真，首先进行引脚锁定，按照实验讲义中的器件引脚选择模式6，锁定引脚后如下图所示。

3、引脚锁定完成后，开始下载生成的sof文件，会发现数码管开始显示23408148，实验成功。

七、实验报告
1、写出实验源程序：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
----------------------------------------------------------
ENTITY SCAN_LED IS
PORT ( clk : IN STD_LOGIC;
SG : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --段控制信号输出 BT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); --位控制信号输出 END SCAN_LED;
---------------------------------------------------------- ARCHITECTURE one OF SCAN_LED IS
SIGNAL CNT8 : STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
SIGNAL A : INTEGER RANGE 0 TO 9;
BEGIN
P1: PROCESS( CNT8 )
BEGIN
CASE CNT8 IS
WHEN "000" => BT <= "00000001" ;A <= 2 ;
WHEN "001" => BT <= "00000010" ;A <= 3 ;
WHEN "010" => BT <= "00000100" ;A <= 4 ;
WHEN "011" => BT <= "00001000" ;A <= 0 ;
WHEN "100" => BT <= "00010000" ;A <= 8 ;
WHEN "101" => BT <= "00100000" ;A <= 1 ;
WHEN "110" => BT <= "01000000" ;A <= 4 ;
WHEN "111" => BT <= "10000000" ;A <= 8 ;
WHEN OTHERS => NULL ;
END CASE ;
END PROCESS P1;
P2: PROCESS(clk)
BEGIN
IF clk'EVENT AND clk = '1' THEN CNT8 <= CNT8 + 1;
END IF;
END PROCESS P2 ;
P3: PROCESS( A ) --译码电路
BEGIN
CASE A IS
WHEN 0 => SG <= "00111111"; WHEN 1 => SG <= "00000110";
WHEN 2 => SG <= "01011011"; WHEN 3 => SG <= "01001111";
WHEN 4 => SG <= "01100110"; WHEN 5 => SG <= "01101101";
WHEN 6 => SG <= "01111101"; WHEN 7 => SG <= "00000111";
WHEN 8 => SG <= "01111111"; WHEN 9 => SG <= "01101111";
WHEN 10 => SG <= "01110111"; WHEN 11 => SG <= "01111100";
WHEN 12 => SG <= "00111001"; WHEN 13 => SG <= "01011110";
WHEN 14 => SG <= "01111001"; WHEN 15 => SG <= "01110001";
WHEN OTHERS => NULL ;
END CASE ;
END PROCESS P3;
END one;
2、实验结果：
将生成的sof文件通过下载线下载到实验箱中，正确显示了自己的学号。

改变时钟频率，可以得到不同的效果，如低频率时数码管逐个显示，高频率时数码管逐个显示频率很快，变成了同时显示。

3、心得体会：
1》本次实验要想成功，首先需要知道以下知识：位控制端是控制哪个数码管显示。

段控制端输入根据每个数码管的7个段输入的电平高低而发亮，显示所需要的数据
2》本实验用到3个进程，进程P1 是对8个数码管选通的扫描程序，进程P2做扫描计数信号，进程P3是7段译码查表输出程序。

这给初学者一个启发，在编写复杂的程序时，也可以按照这种方式实现。

3》通过改变段选值可以使数码管显示不同的数值。

所以显示自己的学号加100，只需要把程序A值改变即可。

4》通过改变clock0的频率可产生不同的显示效果。

八、问题及思考
扫描在视频显示中的应用：
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。

刷新频率越快，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喜欢的那种快动作效果。