專題七動態(tài)掃描電路設計

1、作業(yè)：節(jié)日彩燈控制器作業(yè)：節(jié)日彩燈控制器要求：要求：1、了解各類節(jié)日彩燈的顯示方式（主要是動態(tài)方式）、了解各類節(jié)日彩燈的顯示方式（主要是動態(tài)方式）（上街觀察）；（上街觀察）；2、將你所了解的情況，畫出你的設計思想框圖；、將你所了解的情況，畫出你的設計思想框圖；3、畫出電路框圖（用、畫出電路框圖（用EDA技術(shù)）；技術(shù)）；4、最后用、最后用VHDL語言編程實現(xiàn)；語言編程實現(xiàn)；5、完成課程設計報告；、完成課程設計報告；專題七：七段顯示器動態(tài)掃描電路設計 一、教學內(nèi)容：七段顯示器動態(tài)掃描電路設計一、教學內(nèi)容：七段顯示器動態(tài)掃描電路設計 二、教學目的及要求：二、教學目的及要求： 1、掌握、掌握VHDL語

2、言的基本結(jié)構(gòu)及編程思想。語言的基本結(jié)構(gòu)及編程思想。 2、掌握七段顯示器動態(tài)掃描電路設計方法。、掌握七段顯示器動態(tài)掃描電路設計方法。三、授課課時：三、授課課時：6課時課時 設計要求：1、設計一個七段數(shù)碼管動態(tài)掃描電路。數(shù)碼管個數(shù)為、設計一個七段數(shù)碼管動態(tài)掃描電路。數(shù)碼管個數(shù)為8個，共陰個，共陰極接法。極接法。2、設計一電路，控制上述電路實現(xiàn)、設計一電路，控制上述電路實現(xiàn)“12345678”八個數(shù)字的顯示，八個數(shù)字的顯示，要求顯示方式為：要求顯示方式為：（1）自左至右逐個點亮數(shù)碼管，最后全亮；再重復以上動作，）自左至右逐個點亮數(shù)碼管，最后全亮；再重復以上動作，每次變化時間間隔為每次變化時間間隔為1

3、秒。秒。（2）自左至右點亮數(shù)碼管，每次只點亮一個，最后全息滅，再）自左至右點亮數(shù)碼管，每次只點亮一個，最后全息滅，再重復以上動作，每次變化時間間隔為重復以上動作，每次變化時間間隔為1秒。秒。（3） 先中間兩個點亮，再依次向外點亮；全亮后，再依次向中先中間兩個點亮，再依次向外點亮；全亮后，再依次向中間熄滅；重復上述步驟，每次變化時間間隔為間熄滅；重復上述步驟，每次變化時間間隔為1秒。秒。相當于實現(xiàn)相當于實現(xiàn)8279的顯示部分的功能的顯示部分的功能一、七段顯示器動態(tài)掃描電路設計框圖七段顯示器動態(tài)掃描電路設計框圖abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器掃描控制器顯顯示示字字符符碼碼存

4、存儲儲器器循循環(huán)環(huán)取取數(shù)數(shù)電電路路同步時鐘發(fā)生器同步時鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線RD讀讀A00A01A02數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線clk1clk2雙口雙口RAM二、存儲器設計（存儲器設計（8位位8字節(jié)靜態(tài)隨機存儲器字節(jié)靜態(tài)隨機存儲器SRAM）LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY MEMO_RD_WR ISPORT( WR,RD: IN STD_LOGIC; A : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); B : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO

5、0); D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END MEMO_RD_WR;顯顯示示字字符符碼碼存存儲儲器器（8字節(jié)）字節(jié)）A0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D7.0Q7.0RD讀數(shù)據(jù)控制讀數(shù)據(jù)控制A00A01A02雙口雙口RAMABARCHITECTURE a OF MEMO_RD_WR IS SIGNAL Q0,Q1,Q2,Q3: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL Q4,Q5,Q6,Q7: STD_LOGIC_V

6、ECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(WR,A) BEGIN IF WR=1 THEN CASE A IS WHEN 000=Q0 Q1Q2 Q3Q4 Q5Q6 Q7NULL; END CASE; END IF;END PROCESS;PROCESS(RD,B) BEGIN IF RD=1 THEN CASE B IS WHEN 000=Q QQ QQ QQ QNULL; END CASE; END IF;END PROCESS;END a;仿真結(jié)果：仿真結(jié)果：三、同步時鐘同步時鐘CLK頻率計算頻率計算同步時鐘發(fā)生器同步時鐘發(fā)生器CLKclk1CLK頻率計算：頻率計算：

7、 根據(jù)人的視覺暫留現(xiàn)象，一個數(shù)碼管根據(jù)人的視覺暫留現(xiàn)象，一個數(shù)碼管所要顯示的字符只要在一秒內(nèi)點亮所要顯示的字符只要在一秒內(nèi)點亮24次以次以上，則感覺上該數(shù)碼管沒有熄滅一樣。若上，則感覺上該數(shù)碼管沒有熄滅一樣。若8只數(shù)碼管要出現(xiàn)這種效果，要求在一秒內(nèi)只數(shù)碼管要出現(xiàn)這種效果，要求在一秒內(nèi)每只數(shù)碼管要閃亮每只數(shù)碼管要閃亮24次以上。次以上。 則則CLK頻率應為頻率應為24X8192Hz以上，以上，為了減少閃爍現(xiàn)象，達到較好的顯示效果，為了減少閃爍現(xiàn)象，達到較好的顯示效果，取取CLK頻率為頻率為1024Hz，每秒內(nèi)每個數(shù)碼管，每秒內(nèi)每個數(shù)碼管顯示次數(shù)為顯示次數(shù)為128次。次。 CLK1=CLK; CL

8、K2= CLK;四、循環(huán)取數(shù)電路設計循環(huán)取數(shù)電路設計LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY GET_CODE ISPORT(CLK1: IN STD_LOGIC; D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); RD:OUT STD_LOGIC; A : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END GET_CODE; 該電路利用地址線該電路利用地址線A00、A01、A02對存儲器循環(huán)取數(shù)，并通過對存儲器循

9、環(huán)取數(shù)，并通過DOUT7.0送數(shù)碼管顯示。每個送數(shù)碼管顯示。每個CLK1時鐘取出一個顯示碼并立即送時鐘取出一個顯示碼并立即送數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示。abcdefgRD讀讀A00A01A02數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線clk1循環(huán)取數(shù)電路循環(huán)取數(shù)電路D0D7DOUT6.0DOUT1DOUT0DOUT2DOUT3DOUT4DOUT5DOUT6RDA地址信號地址信號發(fā)生電路發(fā)生電路鎖存信號鎖存信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路讀信號產(chǎn)讀信號產(chǎn)生電路生電路A00A01A02RDCLK1鎖存器鎖存器DOUT6.0D7.0鎖存信號鎖存信號LOAD循環(huán)取數(shù)電路內(nèi)部功能圖循環(huán)取數(shù)電路內(nèi)部功能圖CLK1的上升沿鎖存ARCHITECTURE

10、a OF GET_CODE IS SIGNAL LOAD: STD_LOGIC; SIGNAL QQ : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGIN RD=1; LOAD=CLK1; PROCESS(CLK1) BEGIN IF CLK1EVENT AND CLK1=1 THEN NUMAAAAAAAANULL; END CASE; END PROCESS;PROCESS(LOAD) BEGIN IF LOADEVENT AND LOAD=1 THEN-上升沿鎖存上升沿鎖存 QQ=D; END

11、 IF;END PROCESS; DOUT(7 DOWNTO 0)=QQ(7 DOWNTO 0);END a;五、掃描控制器設計掃描控制器設計abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器掃描控制器clk2LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY SCAN_8 ISPORT(CLK2: IN STD_LOGIC; C : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END SCAN_8;掃描控制器時序圖掃描控制器時序圖ARCHITECTURE a OF SCAN_8 IS SIGNAL NUM: INTE

12、GER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGINPROCESS(CLK2) BEGIN IF CLK2EVENT AND CLK2=1 THEN IF NUM=7 THEN NUM=NUM+1; ELSE NUMC CC CC CC CNULL; END CASE;END PROCESS;END A; 地址數(shù)據(jù)線掃描控制器電路圖掃描控制器電路圖存儲器電路讀顯示碼電路列掃描電路應用實例一：顯示應用實例一：顯示“01234567”八個數(shù)字八個數(shù)字LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY disp_data ISPORT(CLK: IN S

13、TD_LOGIC; WR:OUT STD_LOGIC; A:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END disp_data;ARCHITECTURE a OF disp_data IS -SIGNAL QQ : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGIN WR=1; PROCESS(CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF NUM=7 THEN NUM=

14、NUM+1; ELSE NUMQ=00111111;AQ=00000110;AQ=01011011;AQ=01001111;AQ=01100110;AQ=01101101;AQ=01111101; AQ=01111111; ANULL; END CASE; END PROCESS;END a;應用實例二：數(shù)字增加順序重復顯示應用實例二：數(shù)字增加順序重復顯示“12345678”八個數(shù)字八個數(shù)字應用實例三：單數(shù)字順序重復顯示應用實例三：單數(shù)字順序重復顯示“12345678”八個數(shù)字八個數(shù)字七段顯示器動態(tài)掃描電路設計框圖七段顯示器動態(tài)掃描電路設計框圖abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描

15、控制器掃描控制器顯顯示示字字符符碼碼存存儲儲器器循循環(huán)環(huán)取取數(shù)數(shù)電電路路同步時鐘發(fā)生器同步時鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線RD讀讀A00A01A02數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線clk1clk2LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY disp_data2 ISPORT(clk,clk1s: IN STD_LOGIC; WR:OUT STD_LOGIC; A:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); Qout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END

16、disp_data2;ARCHITECTURE a OF disp_data2 IS SIGNAL NUM1: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0; SIGNAL num2: INTEGER RANGE 8 DOWNTO 0; SIGNAL q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGIN WR=1; process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if num1=7 then num1=num1+1; else num1A=000;qoutA=001;qoutA=01

17、0;qoutA=011;qoutA=100;qoutA=101;qoutA=110;qoutA=111;qoutNULL; end case; end process; process(clk1s) begin if clk1sevent and clk1s=1 then if num28 then num2=num2+1; else num2 q0=00000000;q1=00000000;q2=00000000; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=00000000;q2=00000000;

18、q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=00000000; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;q4=01101101;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;