fpga数码管动态显示原理
《FPGA设计与应用》数码管显示实验
《FPGA设计与应用》数码管显示实验一、实验目的1．学习动态数码管的工作原理；2．实现对EGO1开发板四位动态数码管的控制；二、实验内容实现对EGO1开发板四位动态数码管的控制，使其能够正常工作；三、实验要求在EGO1开发板上显示想要的数字。
四、实验背景知识1.LED数码管基础知识在数码管上显示数字就是将相应的段位点亮组成要显示的数字，共阴数码管的码值表如下所示，‘1’代表相应的管脚输出高电平，点亮相应段位，‘0’代表相应的管脚输出低电平，不点亮相应段位。
2.动态数码管原理EGO1 开发板上使用的是共阴极动态数码管，这种数码管有四个共阴极分别选通对应的每位数码管，四位数码管的八个段码脚连接在一起。
动态数码管显示的原理是：每次选通其中一位，送出这位要显示的内容，然后一段时间后选通下一位送出对应数据，4 个数码管这样依次选通并送出相应的数据，结束后再重复进行。
这样只要选通时间选取的合适，由于人眼的视觉暂留，数码管看起来就是连续显示的。
五、实验方案及实现1、数码管显示的设计共分3个模块：（1）数码管封装模块（2）数码管设计模块（3）顶层模块数码管封装模块代码：module smg_ip_model(clk,data,sm_wei,sm_duan);input clk;input [15:0] data;output [3:0] sm_wei;output [7:0] sm_duan;integer clk_cnt;reg clk_400Hz;always @(posedge clk)if(clk_cnt==32'd100000)begin clk_cnt <= 1'b0; clk_400Hz <= ~clk_400Hz;endelseclk_cnt <= clk_cnt + 1'b1;reg [3:0]wei_ctrl=4'b1110;always @(posedge clk_400Hz)wei_ctrl <= {wei_ctrl[2:0],wei_ctrl[3]}; reg [3:0]duan_ctrl;always @(wei_ctrl)case(wei_ctrl)4'b1110:duan_ctrl=data[3:0];4'b1101:duan_ctrl=data[7:4];4'b1011:duan_ctrl=data[11:8];4'b0111:duan_ctrl=data[15:12];default:duan_ctrl=4'hf;endcasereg [7:0]duan;always @(duan_ctrl)case(duan_ctrl)4'h0:duan=8'b0011_1111;4'h1:duan=8'b0000_0110;4'h2:duan=8'b0101_1011;4'h3:duan=8'b0100_1111;4'h4:duan=8'b0110_0110;4'h5:duan=8'b0110_1101;4'h6:duan=8'b0111_1101;4'h7:duan=8'b0000_0111;4'h8:duan=8'b0111_1111;4'h9:duan=8'b0110_1111;4'ha:duan=8'b0111_0111;4'hb:duan=8'b0111_1100;4'hc:duan=8'b0011_1001;4'hd:duan=8'b0101_1110;4'he:duan=8'b0111_1000;4'hf:duan=8'b0111_0001;数码管设计模块module test(clk,data);input clk;output [15:0]data;reg clk_1Hz;integer clk_1Hz_cnt;always @(posedge clk)if(clk_1Hz_cnt==32'd2*******-1)begin clk_1Hz_cnt <= 1'b0; clk_1Hz <= ~clk_1Hz;end elseclk_1Hz_cnt <= clk_1Hz_cnt + 1'b1;reg [39:0]disp=40'h1234567890;reg [15:0]data;always @(posedge clk_1Hz)begindisp <= {disp[35:0],disp[39:36]};data <= disp[39:24];endEndmodule顶层模块module smg_ip(clk,sm_wei,sm_duan);input clk;output [3:0]sm_wei;output [7:0]sm_duan;wire [15:0]data;wire [3:0]sm_wei;wire [7:0]sm_duan;test U0 (.clk(clk),.data(data));smg_ip_model U1(.clk(clk),.data(data),.sm_wei(sm_wei),.sm_duan(sm_duan)); endmodule六、实验结果Vivado仿真：上实验板实操：七、实验心得次实验主要学习了利用vivado软件实现数码管的显示，利用编程来实现，并且还对动态数码管的原理进行了一定的学习，包括上次实验学习到的模块化设计，方便程序的调试，程序运行过程中并不顺利，一直没有创建出pin文件夹，最后还是在老师的帮助下完成了pin文件夹的创建，导入到板子后完成了本次实验的设计。
《FPGA设计与应用》数码管显示实验一
《FPGA设计与应用》数码管显示实验一、实验目的和要求
1．学习动态数码管的工作原理；
2．实现对EGO1开发板四位动态数码管的控制；
二、实验内容
实现对EGO1开发板四位动态数码管的控制，使其能够正常工作；
三、实验要求
在EGO1开发板上显示想要的数字。
四、操作方法与实验步骤
1、八段数码管的动态显示原理：
2、数码管显示的设计共分3个模块：
（1）数码管封装模块
（2）数码管设计模块
（3）顶层模块
数码管动态显示的MODULE实现：
模块顶层设计——显示4个（位）十进制数
逻辑实现：
确定当前显示的位
确定当前“位”需要显示的“数”：
将“数”翻译成相应的“段码”
仿真测试台代码编写与仿真测试定义时间标尺：
定义测试Moudle
实例化被测Moudle
定义激励信号与响应信号
构造激励信号：
五、实验数据记录和处理实验代码如下：
设计文件：（部分）
仿真文件：
约束文件：
六、实验结果与分析网表结构：
仿真图像：
实物图：
七、讨论和心得
通过这次实验，我学会了数码管的动态显示，每一个数码管共用一套电路，显示时只需控制哪一个数码管进行显示。
虽然一次只能控制单独一个数码管进行显示，但可以快速切换数码管显示，利用人眼的”视觉暂留"来“同步”进行显示。
最后我明白了我们不要遇到一点困难就退缩，就去向老师同学寻求帮助，自己是自己最好的老师，只有我们靠自己的不断修改出正确结果，才会对这个知识掌握的更加透彻。
数码管 动态显示原理
数码管动态显示原理
数码管的动态显示原理是通过快速地切换数字的显示段来实现连续的数字显示。
数码管通常由7个显示段构成，分别代表数字0-9的不同显示形式。
这些段也被称为a、b、c、d、e、f和
g段。
在动态显示过程中，每个数字被逐个切换显示的时间非常短，通常为几毫秒。
这个时间非常短，以至于人眼无法察觉数字的切换。
因此，当多个数码管以高速切换显示数字时，人眼会感觉到所有数码管上的数字同时显示。
要实现动态显示，需要使用一个计数器来控制切换显示的时间。
这个计数器通常是一个定时器，它会以一定的频率触发中断，每次中断时触发一次显示切换。
通过不断增加计数值，可以控制不同数字的显示时间。
为了显示一个多位数，需要使用多个数码管并连接到控制器上。
控制器会根据待显示的数字，将适当的段信号发送到对应的数码管上。
通过在不同的数码管上切换显示，就可以实现多位数的动态显示。
动态显示的基本原理如下：
1. 设置初始的数码管选择位，使其对应第一个数码管。
2. 将第一个数码管对应的段信号置为显示的数字。
3. 延时一段时间，使人眼无法察觉到数字的切换。
4. 将第一个数码管的段信号置为低电平（或不显示的状态）。
5. 设置下一个数码管的选择位，使其对应下一个数码管。
6. 重复2-5步骤，直至所有数码管都完成一轮显示。
7. 返回第一步，重复整个过程，以实现连续的动态显示。
通过以上步骤的循环，不断切换显示的数字会给人一种连续而平滑的显示效果。
这就是数码管动态显示的基本原理。
FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告
FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告实验目的：通过FPGA实现七段数码管的静态与动态显示，在FPGA上可实现对任意数字的显示和计数功能。
实验原理：七段数码管是一种能够显示数字的晶体管数字显示器件，它由七个LED数码管组成，每个数码管分别由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成。
通过控制每个LED的亮灭情况，可以对任意数字进行显示。
七段数码管的静态显示是指每个数字的显示都是固定的，而动态显示则是通过快速地刷新七段数码管的显示，使得数字像是在变化。
在FPGA 中，可以通过时钟信号和计数器实现刷新，从而实现数字的动态显示。
实验过程：首先，将FPGA和七段数码管连接，在FPGA上选择适当的引脚连接到a、b、c、d、e、f、g七个数码管。
在FPGA中创建工程，并添加适当的引脚约束，以实现与七段数码管的连接。
然后，根据需要选择静态或动态显示。
静态显示：静态显示的原理是通过直接控制每个LED的亮灭情况，使得每个数字都可以被显示出来。
首先，需要定义每个数字对应的LED的状态（亮灭），例如数字0对应的LED状态可能为（1，1，1，1，1，1，0）等。
然后，通过FPGA的逻辑电路实现对应数字的显示。
动态显示：动态显示的原理是通过快速地刷新显示，使得数字在若干个数码管中切换，从而造成数字变化的视觉效果。
这里需要使用时钟信号和计数器来控制刷新。
首先，需要设计一个计数器，它的计数范围应该与显示数字的个数相同。
然后，通过时钟信号让计数器开始计数，并根据计数器的值选择对应的数字显示在七段数码管上。
通过控制计数器的计数速度和刷新频率，可以实现数字的动态显示。
实验结果：经过实验，我们成功地实现了七段数码管的静态显示和动态显示。
在静态显示中，我们可以通过FPGA的逻辑电路对七段数码管的每个LED进行控制，从而实现任意数字的显示。
在动态显示中，我们通过时钟信号和计数器实现了刷新功能，使得数字在七段数码管中快速地切换，从而呈现出动态的显示效果。
数码管静态显示和动态显示原理
数码管静态显示和动态显示原理数码管是一种常见的显示设备，它由多个发光二极管（LED）组成，通过控制每个LED的点亮与否，可以显示数字、字母、符号等。
数码管的显示方式主要分为静态显示和动态显示两种。
静态显示即直接将需要显示的数字发送给数码管进行显示。
实现静态显示的原理是通过控制LED的正向电流，使其发光。
1.显示单个数码管静态显示一位数码管时，需要将需要显示的数字转换为对应的二进制编码，并通过控制数码管的引脚，将对应的编码信号送到数码管，从而点亮对应的LED。
LED管的引脚包括共阳（正）端和共阴（负）端，需要根据具体的数码管类型，将对应的编码信号送到相应的引脚上。
例如，常见的共阳数码管，其引脚对应的编码信号如下表所示：数码管编码，a，b，c，d，e，f，g，DOT二进制值，1，2，4，8，16，32，64，128我们可以选择使用并口或者串口的方式，将对应的编码信号通过控制引脚进行发送，从而实现对数码管的显示。
2.显示多位数码管如果需要显示多位数码管，可以依次控制每个数码管的引脚，逐个显示数字。
例如，如果需要显示一个四位的数字，可以选择多个数码管，然后依次对每个数码管进行静态显示。
对于多位数码管，如果静态刷新频率较低，人眼会觉得显示闪烁。
因此，在静态显示中，通常需要使用较高的刷新频率，以使得显示效果更加稳定。
动态显示是指通过间歇性显示不同的位数，从而实现连续显示的效果。
动态显示的原理是通过快速的切换不同的位数，让人眼产生连续显示的错觉。
1.时分复用最常见的动态显示原理是时分复用技术，即通过快速的切换不同的位数，以使得数码管在较短的时间内完成多个位数的显示。
例如，对于一个四位数码管的显示，可以快速切换每个数码管的引脚，使得数码管按照一定的频率逐个显示不同的数字。
实现时分复用的关键是要保证刷新频率足够高，以至于人眼无法察觉到刷新的效果。
2.位数切换在时分复用中，需要对每个数码管进行位数的切换，以显示对应的数字。
动态数码管显示原理
动态数码管显示原理
动态数码管显示原理是通过在特定的时间序列下，逐个刷新数码管的每一位来显示数字的。
数码管由七段LED组成，包括a、b、c、d、e、f、g七段。
根据7段LED的不同亮灭组合方式，可以显示0~9的数字，
以及一些字母和符号。
每一位数码管的显示由控制信号控制。
动态数码管的显示原理是，通过快速地逐个刷新每一位数码管的显示，给人造成多个数码管同时显示的错觉。
这需要两个关键信号：位选信号和段选信号。
位选信号是用于选择要显示的数码管的信号。
它连接到数码管的选择引脚，通过逐个地将相应的数码管的选择引脚置为低电平，来选择要显示的数码管。
段选信号是用于控制每一位要显示的数字的信号。
它连接到数码管的a、b、c、d、e、f、g七个引脚，通过对应的引脚组合，可以控制每一位显示相应的数字。
在动态数码管显示中，根据显示的需要，以一定的时间间隔连续切换不同的位选信号，同时通过段选信号控制每一位显示相应的数字。
这样，在切换速度较快的情况下，人眼会觉得多个数码管配合闪烁，呈现出完整的数字显示效果。
通过这种原理，可以实现在有限的数码管上显示多位数字，例如时钟、计时器等。
但需要注意的是，由于刷新速率较快，人
眼感觉到的是同时显示，因此要确保刷新频率足够高，以避免出现闪烁或者模糊的现象。
简述数码管动态显示的概念和原理
简述数码管动态显示的概念和原理数码管动态显示是一种可以在时间段内显示一系列数字或代码符号的显示设备。
它使用数字或字符来表达一个或几个信息，从而可以通过数码管了解系统运行状态。
它是一种低成本、低耗电量的显示设备，通常用于家用、商业和工业设备上，它们可以读取一个控制信号并将其显示出来。
数码管动态显示的原理是，它由一系列的数字或字符组成，每一种显示的字符或数字都固定闪烁的次数以便表示不同的信息。
通常，数码管的外壳称为管壳，它有7条小的金属线，可以控制灯泡的闪烁状态。
使用数码管动态显示的时候，每一个数字或字符都可以用一个电流强度编码表示。
当一个数字或字符编码不同时，向其输入不同电流强度，就可以让不同的段灯亮起或关闭。
通过改变不同段灯的颜色和闪烁频率，就可以得到不同的数字或字符的动态显示效果。
数码管动态显示的优势在于它的低成本、低耗电量，可以以低电压供电，从而使它成为TTL锁存器等数字电路中常用的显示设备。
由于数码管动态显示技术采用了芯片管控制，因此数据显示稳定准确，可以有效显示出较长的信息。
此外，它还具有良好的信号传输显示功能，可以满足复杂系统的显示需求。
另外，它还具有超低频功能，可以减少总线抖动和总线驱动能耗。
数码管动态显示技术的应用非常广泛，可以用于电子产品、家用设备、汽车驾驶仪表、几何定位系统、运动传感器、仪器仪表、室内室外温度表等等。
它们可以将运行参数和实时信息及时地传送到系统，用于改善设备的性能，及时发现和纠正异常。
总的来说，数码管动态显示使用在家用、商用和工业设备中是一种节能可靠的显示设备。
它可以准确表达出系统运行状态，具有可靠性和耐用性，同时它的成本低，耗电量低，因此是一种经济和高效的显示设备。
数码管动态显示的原理
数码管动态显示的原理
数码管动态显示的原理是通过快速地在不同的数码管上切换显示不同的数字或字符来实现的。
它主要依靠以下几个关键元素来实现：
1. 数码管：数码管是一种显示设备，通常由七个发光二极管（LED）组成，排列成数字“8”的形状。
每个LED可以独立地
点亮或熄灭，而且在点亮时可以显示不同的数字或字符。
2. 位选信号：位选信号是控制哪个数码管被点亮的信号。
通常使用一个二进制的计数器来产生不同的位选信号，每个信号在不同的时间点上为高电平，用于控制特定位置的数码管。
3. 段选信号：段选信号是控制数码管上哪个LED被点亮的信号。
它由一个逻辑电路产生，根据需要显示的数字或字符来决定哪些LED需要点亮。
通过快速地切换不同的段选信号，可
以实现在不同的数码管上显示不同的内容。
4. 控制电路：控制电路主要由计数器、分频器和逻辑电路组成，用于产生位选信号和段选信号。
计数器用于产生位选信号，分频器用于控制切换速度，逻辑电路用于产生段选信号。
这些信号经过适当的放大和驱动后，可以控制数码管的亮灭以及显示的内容。
通过以上关键元素的协调工作，数码管动态显示可以实现快速地在多个数码管上显示不同的数字或字符。
这种显示方式广泛应用于数字时钟、计算器、仪表盘等电子设备中。
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fpga数码管动态显示原理
FPGA数码管动态显示原理
介绍
本文将为读者详细介绍FPGA数码管动态显示的原理。
FPGA（可编程门阵列）是一种灵活的集成电路，可以根据设计人员的需求进行逻
辑门的编程和配置。
数码管是一种数字显示设备，通过控制不同的段
点亮可以显示不同的数字和字母。
基本原理
FPGA数码管动态显示的基本原理如下：
1.FPGA通过编程和配置可以实现不同的逻辑功能，其中包括控制数
码管的段点亮。
2.数码管由多个段组成，每个段可以独立控制点亮与否。
3.数码管的段的编号是根据国际标准定义的，如a、b、c、d、e、f、
g等。
4.数码管的动态显示是通过快速切换每个段的点亮状态来实现的。
原理详解
FPGA数码管动态显示的原理更详细地描述如下：
1.FPGA通过输入控制信号来选择需要显示的数字或字母。
2.FPGA将该数字或字母转换为相应的数码管段的控制信号。
3.FPGA通过时序控制逻辑来控制数码管段的点亮与否，实现数字或
字母的显示。
4.FPGA在一个很短的时间内迅速切换不同的数码管段的点亮状态，
使其看起来像是同时显示的。
5.通过不断重复上述步骤，FPGA可以实现数码管的动态显示。
应用实例
FPGA数码管动态显示的应用实例包括但不限于以下几种：
1.时钟显示：FPGA可以控制数码管动态显示当前时间的小时和分钟。
2.计数器：FPGA可以控制数码管动态显示计数器的值。
3.温度显示：FPGA可以根据输入的温度值，控制数码管动态显示当
前的温度。
总结
本文简要介绍了FPGA数码管动态显示的原理，包括基本原理和原理详解。
通过编程和配置FPGA，可以实现数码管的动态显示，从而达
到显示不同数字和字母的目的。
同时，本文也提及了一些应用实例，
展示了动态显示的广泛应用领域。
更大程度上，动态显示技术可以推动数字显示的发展，提供更丰
富多样化的显示效果。
对于创作者而言，理解数码管动态显示的原理，可以在设计中灵活运用这一技术，创造出更具创意和功能性的作品。
FPGA数码管动态显示的设计步骤
要实现FPGA数码管的动态显示，遵循以下设计步骤：
1.确定数码管类型：首先，确定使用的数码管类型。
常
见的数码管类型有共阴极和共阳极两种，它们的电路连接方式不
同，需在设计中作出区分。
2.电路连接：根据数码管的类型，将数码管的引脚连接
到FPGA的引脚上。
通过FPGA引脚与数码管的段连接，实现控制
不同段的点亮与否。
3.FPGA开发工具设置：使用FPGA开发工具，根据具体
的FPGA型号，配置引脚输入输出类型和电压等参数。
确保FPGA
能够正确与数码管进行通信。
4.编程逻辑：在FPGA开发工具中，使用硬件描述语言
（如Verilog或VHDL）编写逻辑代码来实现数码管的动态显示。
首先，定义控制信号的输入和输出端口。
然后，通过时序控制逻
辑，控制段的点亮与否和切换速度。
5.编程与仿真：将编写好的代码加载到FPGA开发板上，
并进行仿真验证。
使用仿真工具，验证FPGA与数码管的通信和
动态显示效果是否符合预期。
6.调试优化：在验证过程中，可能会发现一些问题或需
要进行优化。
根据具体情况，调整代码和电路连接，以达到更好
的显示效果。
7.部署应用：验证通过后，将编程好的FPGA芯片集成
到实际应用中。
根据实际需求，进行布线、封装等工作，使FPGA 和数码管能够正常工作。
注意事项
在设计FPGA数码管动态显示时，需要注意以下几点：
1.时序控制：FPGA数码管的动态显示是通过快速切换
段点亮状态实现的。
确保时序控制逻辑能够正确控制切换速度，避免出现闪烁或视觉混乱的情况。
2.电流限制：当数码管段点亮时，其对应的引脚需要提
供足够的电流。
确保所选用的FPGA型号的引脚能够提供足够的
电流供应，并配合适当的电阻来控制电流。
3.共阳极与共阴极的区别：在连接数码管时，要清楚使
用的是共阳极还是共阴极数码管。
两种数码管的连接方式是相反的，需要根据具体情况进行正确连接。
4.封装与外部电路：在将FPGA应用于实际设备中时，
要根据具体需求进行合适的封装和外部电路设计。
确保FPGA能
够与其他硬件设备正常协作，实现灵活的动态显示功能。
结论
通过本文的介绍，读者了解了FPGA数码管动态显示的原理和设计步骤。
FPGA作为一种灵活的可编程门阵列，能够实现数码管的动态显示，为创作者提供了丰富的创作空间。
对于创作者而言，深入理解FPGA数码管动态显示的原理，可以将其应用于各种创意和实用的作品中。
无论是时钟显示、计数器还是温度显示，在设计中灵活运用FPGA数码管动态显示技术，能够为作品增添更多的亮点和功能性。