專(zhuān)題七：動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)

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(lèi)節(jié)日彩燈的顯示方式（主要是動(dòng)態(tài)方式）、了解各類(lèi)節(jié)日彩燈的顯示方式（主要是動(dòng)態(tài)方式）（上街觀察）；（上街觀察）；2、將你所了解的情況，畫(huà)出你的設(shè)計(jì)思想框圖；、將你所了解的情況，畫(huà)出你的設(shè)計(jì)思想框圖；3、畫(huà)出電路框圖（用、畫(huà)出電路框圖（用EDA技術(shù)）；技術(shù)）；4、最后用、最后用VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)；語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)；5、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告；、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告；專(zhuān)題七：七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì) 一、教學(xué)內(nèi)容：七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容：七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì) 二、教學(xué)目的及要求：二、教學(xué)目的及要求： 1、掌握、掌握VHDL語(yǔ)

2、言的基本結(jié)構(gòu)及編程思想。語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)及編程思想。 2、掌握七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)方法。、掌握七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)方法。三、授課課時(shí)：三、授課課時(shí)：6課時(shí)課時(shí) 設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)一個(gè)七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描電路。數(shù)碼管個(gè)數(shù)為、設(shè)計(jì)一個(gè)七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描電路。數(shù)碼管個(gè)數(shù)為8個(gè)，共陰個(gè)，共陰極接法。極接法。2、設(shè)計(jì)一電路，控制上述電路實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)一電路，控制上述電路實(shí)現(xiàn)“12345678”八個(gè)數(shù)字的顯示，八個(gè)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(gè)點(diǎn)亮數(shù)碼管，最后全亮；再重復(fù)以上動(dòng)作，）自左至右逐個(gè)點(diǎn)亮數(shù)碼管，最后全亮；再重復(fù)以上動(dòng)作，每次變化時(shí)間間隔為每次變化時(shí)間間隔為1

3、秒。秒。（2）自左至右點(diǎn)亮數(shù)碼管，每次只點(diǎn)亮一個(gè)，最后全息滅，再）自左至右點(diǎn)亮數(shù)碼管，每次只點(diǎn)亮一個(gè)，最后全息滅，再重復(fù)以上動(dòng)作，每次變化時(shí)間間隔為重復(fù)以上動(dòng)作，每次變化時(shí)間間隔為1秒。秒。（3） 先中間兩個(gè)點(diǎn)亮，再依次向外點(diǎn)亮；全亮后，再依次向中先中間兩個(gè)點(diǎn)亮，再依次向外點(diǎn)亮；全亮后，再依次向中間熄滅；重復(fù)上述步驟，每次變化時(shí)間間隔為間熄滅；重復(fù)上述步驟，每次變化時(shí)間間隔為1秒。秒。相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于實(shí)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(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)框圖七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)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(chǔ)儲(chǔ)器器循循環(huán)環(huán)取取數(shù)數(shù)電電路路同步時(shí)鐘發(fā)生器同步時(shí)鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫(xiě)入控制數(shù)據(jù)寫(xiě)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(chǔ)器設(shè)計(jì)（存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)（8位位8字節(jié)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器字節(jié)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)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(chǔ)儲(chǔ)器器（8字節(jié)）字節(jié)）A0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫(xiě)入控制數(shù)據(jù)寫(xiě)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(shí)鐘同步時(shí)鐘CLK頻率計(jì)算頻率計(jì)算同步時(shí)鐘發(fā)生器同步時(shí)鐘發(fā)生器CLKclk1CLK頻率計(jì)算：頻率計(jì)算：

7、 根據(jù)人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，一個(gè)數(shù)碼管根據(jù)人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，一個(gè)數(shù)碼管所要顯示的字符只要在一秒內(nèi)點(diǎn)亮所要顯示的字符只要在一秒內(nèi)點(diǎn)亮24次以次以上，則感覺(jué)上該數(shù)碼管沒(méi)有熄滅一樣。若上，則感覺(jué)上該數(shù)碼管沒(méi)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(yīng)為頻率應(yīng)為24X8192Hz以上，以上，為了減少閃爍現(xiàn)象，達(dá)到較好的顯示效果，為了減少閃爍現(xiàn)象，達(dá)到較好的顯示效果，取取CLK頻率為頻率為1024Hz，每秒內(nèi)每個(gè)數(shù)碼管，每秒內(nèi)每個(gè)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(shè)計(jì)循環(huán)取數(shù)電路設(shè)計(jì)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(duì)存儲(chǔ)器循環(huán)取數(shù)，并通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器循

9、環(huán)取數(shù)，并通過(guò)DOUT7.0送數(shù)碼管顯示。每個(gè)送數(shù)碼管顯示。每個(gè)CLK1時(shí)鐘取出一個(gè)顯示碼并立即送時(shí)鐘取出一個(gè)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(hào)地址信號(hào)發(fā)生電路發(fā)生電路鎖存信號(hào)鎖存信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生電路讀信號(hào)產(chǎn)讀信號(hào)產(chǎn)生電路生電路A00A01A02RDCLK1鎖存器鎖存器DOUT6.0D7.0鎖存信號(hào)鎖存信號(hào)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(shè)計(jì)掃描控制器設(shè)計(jì)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(shí)序圖掃描控制器時(shí)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(chǔ)器電路讀顯示碼電路列掃描電路應(yīng)用實(shí)例一：顯示應(yīng)用實(shí)例一：顯示“01234567”八個(gè)數(shù)字八個(gè)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(yīng)用實(shí)例二：數(shù)字增加順序重復(fù)顯示應(yīng)用實(shí)例二：數(shù)字增加順序重復(fù)顯示“12345678”八個(gè)數(shù)字八個(gè)數(shù)字應(yīng)用實(shí)例三：?jiǎn)螖?shù)字順序重復(fù)顯示應(yīng)用實(shí)例三：?jiǎn)螖?shù)字順序重復(fù)顯示“12345678”八個(gè)數(shù)字八個(gè)數(shù)字七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)框圖七段顯示器動(dòng)態(tài)掃描電路設(shè)計(jì)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(chǔ)儲(chǔ)器器循循環(huán)環(huán)取取數(shù)數(shù)電電路路同步時(shí)鐘發(fā)生器同步時(shí)鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地地址址線線WR數(shù)據(jù)寫(xiě)入控制數(shù)據(jù)寫(xiě)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;