專題七：動態(tài)掃描電路設計剖析

作業(yè)：節(jié)日彩燈限制器要求：1、了解各類節(jié)日彩燈的顯示方式（主要是動態(tài)方式）（上街視察）；2、將你所了解的狀況，畫出你的設計思想框圖；3、畫出電路框圖（用EDA技術）；4、最終用VHDL語言編程實現(xiàn)；5、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)掃描電路設計二、教學目的及要求：1、駕馭VHDL語言的基本結(jié)構(gòu)及編程思想。2、駕馭七段顯示器動態(tài)掃描電路設計方法。三、授課課時：6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8個，共陰極接法。2、設計一電路，限制上述電路實現(xiàn)“12345678”八個數(shù)字的顯示，要求顯示方式為：（1）自左至右逐個點亮數(shù)碼管，最終全亮；再重復以上動作，每次變更時間間隔為1秒。（2）自左至右點亮數(shù)碼管，每次只點亮一個，最終全息滅，再重復以上動作，每次變更時間間隔為1秒。（3）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，每次變更時間間隔為1秒。相當于實現(xiàn)8279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abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器顯示字符碼存儲器循環(huán)取數(shù)電路同步時鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地址線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線RD讀A00A01A02數(shù)據(jù)線clk1clk2雙口RAM二、存儲器設計（8位8字節(jié)靜態(tài)隨機存儲器SRAM）LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYMEMO_RD_WRISPORT(WR,RD:INSTD_LOGIC;A:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);B:INSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);D:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDMEMO_RD_WR;顯示字符碼存儲器（8字節(jié)）A0A1A2地址線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線D[7..0]Q[7..0]RD讀數(shù)據(jù)控制A00A01A02雙口RAMABARCHITECTUREaOFMEMO_RD_WRISSIGNALQ0,Q1,Q2,Q3:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALQ4,Q5,Q6,Q7:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINPROCESS(WR,A)BEGINIFWR='1'THENCASEAISWHEN"000"=>Q0<=D;WHEN"001"=>Q1<=D;WHEN"010"=>Q2<=D;WHEN"011"=>Q3<=D;WHEN"100"=>Q4<=D;WHEN"101"=>Q5<=D;WHEN"110"=>Q6<=D;WHEN"111"=>Q7<=D;WHENOTHERS=>NULL;

ENDCASE;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(RD,B)BEGIN

IFRD='1'THENCASEBISWHEN"000"=>Q<=Q0;WHEN"001"=>Q<=Q1;WHEN"010"=>Q<=Q2;WHEN"011"=>Q<=Q3;WHEN"100"=>Q<=Q4;WHEN"101"=>Q<=Q5;WHEN"110"=>Q<=Q6;WHEN"111"=>Q<=Q7;WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;

ENDIF;ENDPROCESS;ENDa;仿真結(jié)果：三、同步時鐘CLK頻率計算同步時鐘發(fā)生器CLKclk1CLK頻率計算：依據(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24次以上，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)每只數(shù)碼管要閃亮24次以上。則CLK頻率應為24X8＝192Hz以上，為了削減閃爍現(xiàn)象，達到較好的顯示效果，取CLK頻率為1024Hz，每秒內(nèi)每個數(shù)碼管顯示次數(shù)為128次。CLK1=CLK;CLK2=CLK;四、循環(huán)取數(shù)電路設計LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYGET_CODEISPORT(CLK1:INSTD_LOGIC;D:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);

RD:OUTSTD_LOGIC;A:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);DOUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDGET_CODE;該電路利用地址線A00、A01、A02對存儲器循環(huán)取數(shù)，并通過DOUT[7..0]送數(shù)碼管顯示。每個CLK1時鐘取出一個顯示碼并立刻送數(shù)碼管顯示。abcdefgRD讀A00A01A02數(shù)據(jù)線clk1循環(huán)取數(shù)電路D0—D7DOUT[6..0]DOUT1DOUT0DOUT2DOUT3DOUT4DOUT5DOUT6RDA地址信號發(fā)生電路鎖存信號產(chǎn)生電路讀信號產(chǎn)生電路A00A01A02RDCLK1鎖存器DOUT[6..0]D[7..0]鎖存信號LOAD循環(huán)取數(shù)電路內(nèi)部功能圖CLK1的上升沿鎖存ARCHITECTUREaOFGET_CODEISSIGNAL LOAD:STD_LOGIC;SIGNALQQ:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALNUM:INTEGERRANGE7DOWNTO0;BEGINRD<=‘1’;LOAD<=CLK1;PROCESS(CLK1)BEGINIFCLK1'EVENTANDCLK1='1'THENNUM<=NUM+1;ENDIF;ENDPROCESS;

PROCESS(NUM)BEGINCASENUMISWHEN0=>A<="000";WHEN1=>A<="001";WHEN2=>A<="010";WHEN3=>A<="011";WHEN4=>A<="100";WHEN5=>A<="101";WHEN6=>A<="110";WHEN7=>A<="111";WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESS;PROCESS(LOAD)BEGINIFLOAD‘EVENTANDLOAD=‘1’THEN-------上升沿鎖存

QQ<=D;ENDIF;ENDPROCESS;DOUT(7DOWNTO0)<=QQ(7DOWNTO0);ENDa;五、掃描限制器設計abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器clk2LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYSCAN_8ISPORT(CLK2:INSTD_LOGIC;C:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDSCAN_8;掃描限制器時序圖ARCHITECTUREaOFSCAN_8ISSIGNALNUM:INTEGERRANGE7DOWNTO0;BEGINPROCESS(CLK2)BEGINIFCLK2'EVENTANDCLK2=‘1'THENIFNUM<=7THENNUM<=NUM+1;ELSENUM<=0;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;Process(num)beginCASENUMIS

WHEN1=>C<="11111110";WHEN2=>C<="11111101";WHEN3=>C<="11111011";WHEN4=>C<="11110111";WHEN5=>C<="11101111";WHEN6=>C<="11011111";WHEN7=>C<="10111111";WHEN0=>C<="01111111";WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESS;ENDA;地址數(shù)據(jù)線掃描限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“01234567”八個數(shù)字LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYdisp_dataISPORT(CLK:INSTD_LOGIC;WR:OUTSTD_LOGIC;A:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);Q:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDdisp_data;ARCHITECTUREaOFdisp_dataIS--SIGNALQQ:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);SIGNALNUM:INTEGERRANGE7DOWNTO0;BEGINWR<=‘1’;PROCESS(CLK)BEGINIFCLK'EVENTANDCLK='1'THENIFNUM<=7THENNUM<=NUM+1;ELSENUM<=0;ENDIF;ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(NUM)BEGINCASENUMISWHEN0=>Q<="00111111";A<="000";WHEN1=>Q<="00000110";A<="001";WHEN2=>Q<="01011011";A<="010";WHEN3=>Q<="01001111";A<="011";WHEN4=>Q<="01100110";A<="100";WHEN5=>Q<="01101101";A<="101";WHEN6=>Q<="01111101";A<="110";WHEN7=>Q<="01111111";A<="111";WHENOTHERS=>NULL;ENDCASE;ENDPROCESS;ENDa;應用實例二：數(shù)字增加依次重復顯示“12345678”八個數(shù)字應用實例三：單數(shù)字依次重復顯示“12345678”八個數(shù)字七段顯示器動態(tài)掃描電路設計框圖abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器顯示字符碼存儲器循環(huán)取數(shù)電路同步時鐘發(fā)生器CLKA0A1A2地址線WR數(shù)據(jù)寫入控制數(shù)據(jù)線RD讀A00A01A02數(shù)據(jù)線clk1clk2LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYdisp_data2ISPORT(clk,clk1s:INSTD_LOGIC;WR:OUTSTD_LOGIC;A:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(2DOWNTO0);Qout:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDdisp_data2;ARCHITECTUREaOFdisp_data2ISSIGNALNUM1:INTEGERRANGE7DOWNTO0;SIGNALnum2:INTEGERRANGE8DOWNTO0;SIGNALq0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7:STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);BEGINWR<='1';process(clk)beginifclk'eventandclk='1'thenifnum1<=7thennum1<=num1+1;elsenum1<=0;endif;endif;endprocess;

process(num1)beginCASENUM1ISWHEN0=>A<="000";qout<=q0;WHEN1=>A<="001";qout<=q1;WHEN2=>A<="010";qout<=q2;WHEN3=>A<="011";qout<=q3;WHEN4=>A<="100";qout<=q4;WHEN5=>A<="101";qout<=q5;WHEN6=>A<="110";qout<=q6;WHEN7=>A<="111";qout<=q7;WHENOTHERS=>NULL;endcase;endprocess;

process(clk1s)beginifclk1s'eventandclk1s='1'thenifnum2<8thennum2<=num2+1;elsenum2<=0;endif;endif;endprocess;process(num2)begincasenum2iswhen0=>q0<="00000000";q1<="00000000";q2<="00000000";q3<="00000000";q4<="00000000";q5<="00000000";q6<="00000000";q7<="00000000";when1=>q0<="00000110";q1<="00000000";q2<="00000000";q3<="00000000";q4<="00000000";q5<="00000000";q6<="00000000";q7<="00000000";when2=>q0<="00000110";q1<="01011011";q2<="00000000";q3<="00000000";q4<="00000000";q5<="00000000";q6<="00000000";q7<="00000000";

when3=>q0<="00000110";q1<="01011011";q2<="01001111";q3<="00000000";q4<="00000000";q5<="00000000";q6<="00000000";q7<="00000000";when4=>q0<="00000110";q1<="01011011";q2<="0