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第十周动态数码管显示设计报告姓名：学号：专业：班级：指导教师：2012年11月8日目录《EDA技术及应用》课程设计任务书……………………………………3实验目的…………………………………………………………………5设计要求…………………………………………………………………5实验设备…………………………………………………………………5扫描原理…………………………………………………………………5设计任务…………………………………………………………………6实验程序…………………………………………………………………6时序仿真波形图…………………………………………………………7仿真结果…………………………………………………………………8模拟电路…………………………………………………………………8设计总结…………………………………………………………………8课程设计评分表…………………………………………………………9《EDA技术及应用》课程设计任务书一、设计题目动态数码管显示设计二、设计主要内容本课题要求掌握使用QuartusII设计数字系统的设计思路和设计方法。学习VHDL基本逻辑电路的综合设计应用。掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法。掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法。设计一个八位数码管共阴极动态扫描显示控制电路，要求显示学生自己的学号。利用实验室设备完成系统设计并进行运行调试。1、具体设计内容如下：（1）静止显示学号；（2）动态循环显示学号。2、提供设计报告，报告要求包括以下内容：设计思路、设计输入文件、设计与调试过程、模拟仿真结果和设计结论。三、原始资料1、LED显示模块原理LED有段码和位码之分，所谓段码就是让LED显示出“8.”的八位数据，一般情况下要通过一个译码电路，将输入的4位2进制数转换为与LED显示对应的8位段码。位码也就是LED的显示使能端，对于共阳级的LED而言，高电平使能。要让8个LED同时工作，显示数据，就是要不停的循环扫描每一个LED，并在使能每一个LED的同时，输入所需显示的数据对应的8位段码。虽然8个LED是依次显示，但是受视觉分辨率的影响，看到的现象是8个LED同时工作。多个数码管动态扫描显示，是将所有数码管的相同段并联在一起，通过选通信号分时控制各个数码管的公共端，循环点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率大于50Hz，将看不到闪烁现象。2、系统结构图信号名与芯片引脚对照表硬件资源元件引脚EP3C引脚序号电路使用说明LED数码显示A133该部分电路为固定电路。使用LED数码显示时请按照器件引脚分配表进行引脚分配后再下载到芯片中。B135C136D137E138F141G142Dp12874LS138S1125S2126S31273、课程设计使用设备（1）EDA及SOPC综合实验平台；（2）导线若干；（3）PC机；（4）QuartusII开发工具软件。四、要求的设计成果（1）根据控制要求设计硬件电路原理图。（2）编写用于系统仿真的VHDL源程序。（3）系统仿真及验证结果。（4）编写《EDA技术及应用课程设计》报告，课程设计报告内容包括：①设计方案、课程设计过程和设计思想、方法、原理。②画出系统的原理图。③VHDL语言程序及仿真波形。④参考资料、参考书及参考手册。⑤其他需要说明的问题，例如操作说明、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。⑥《可编程控制器技术课程设计》报告可以手写，也可以用电脑编排打印，报告格式按照《华中科技大学武昌分校课程设计管理办法》执行。课程设计报告要求内容正确完整，图表清晰，叙述简明，语句通顺，字数不得少于2000汉字。⑦课程设计报告按封面、任务书、设计说明书、图纸、实物照片贴页（实物照片贴在A4复印纸上）、成绩评定表的顺序装订。一、实验目的1．了解实验箱中8位七段数码管显示模块的工作原理。2．熟悉VHDL硬件描述语言及设计专用数字集成电路的自顶向下的设计思想。3．掌握利用CPLD/FPGA设计8位七段数码管扫描显示驱动电路的方法。二、设计要求（1）分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求,性能，指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。（2）确定合理的总体方案，对各种方案进行比较，以电路的先进性，结构的繁简，成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。（3）设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干自行同或单元电路，逐个设计。（4）组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按照信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出表的说明。技术指标:（1）发光强度比由于数码管各段在同样的驱动电压时，各段正向电流不相同，所以各段发光强度不同，所有段的发光强度值中最大值与最小值之比为发光强度比。比值可以再1.5-2.3间，最大不能超过2.5.（2）脉冲正向电流若笔画显示器每段典型正向直流工作电流为A，则在脉冲下，正向电流可以远大于A。脉冲占空比越小，脉冲正向电流可以越大。三、实验设备1．计算机（配置为：P4CPU128M内存）；2．实验软件QuartusⅡ四、扫描原理为了减少8位显示信号的接口连接线，实验箱中的数码显示采用扫描显示工作模式。即8位数码管的七段译码输入（a,b,c,d,e,f,g）是并联在一起的，而每一个数码管是通过一个位选择sel[2..0]来选定的。sel与数码管之间是一3-8译码的关系，即sel为“000”时，选中第一个数码管，sel为“111”时，选中第八个数码管。五、设计任务本实验要求在课题范围内，自行设计出程序，并模拟出电路图，以实现在8个数码管上轮流显示字符0－F的功能。六、实验程序libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityscan_ledisport(clk:instd_logic;sg:outstd_logic_vector(6downto0);bt:outstd_logic_vector(7downto0));end;architectureoneofscan_ledissignalcnt8:std_logic_vector(2downto0);signala:integerrange0to15;beginp1:process(cnt8)begincasecnt8iswhen000=bt=00000001;A=1;when001=bt=00000010;A=3;when010=bt=00000100;A=5;when011=bt=00001000;A=7;when100=bt=00010000;A=9;when101=bt=00100000;A=11;when110=bt=01000000;A=13;when111=bt=10000000;A=15;whenothers=null;endcase;endprocessp1;p2:process(clk)beginifclk'eventandclk='1'thencnt8=cnt8+1;endif;endprocessp2;p3:process(a)begincaseaiswhen0=sg=0111111;when1=sg=0000110;when2=sg=1011011;when3=sg=1001111;when4=sg=1100110;when5=sg=1101101;when6=sg=1111101;when7=sg=0000111;when8=sg=1111111;when9=sg=1101111;when10=sg=1110111;when11=sg=1111100;when12=sg=0111001;when13=sg=1011110;when14=sg=1111001;when15=sg=0000110;endcase;endprocessp3;end;七、时序仿真波形图（1）打开波形编辑器。选择“file菜单中的”new项，在“new窗口中选择”otherfiles“中的”vectorwaveformfile项，打开空白编辑器。（2）设置时间仿真区域。将仿真时间设置在一个比较合理的时间区域。选择“edit”菜单中的“endtime...”项，在弹出的窗口中的“time栏处输入“100”，单位选择“ms”，将整个仿真区域的时间设为10ms，单击“ok”按钮，结束设置。（3）编辑输入波形。单击选中波形编辑窗口的时钟信号名“clk1”，使之变成蓝色条，再单击左列的时钟设置键，打开窗口，将“clk”的周期设定为0.5ms，“phase”相位设为默认为零，“dutycycle”占空比设为默认值50%。（4）设定数据模式。单击信号“light”旁边的“+”号，可以打开信号的各个分量，查看信号的每一位。如果双击“+”号左边的信号标记，可以打开该信号格式设置的对话框。（5）波形文件存盘。选择“file”菜单下的“save”命令，或直接单击工具栏上的按钮即可。（6）仿真器参数设计。选择“assignment”菜单下的“setting。。。”项，在“setting”窗口中左侧“category”栏中选择“simulator”项，打开窗口，在“siumlationmode”项目下选择仿真激励文件“light.vwf”。在“simulationperiod”栏中选择“runsimulationuntilallvectorstimuliareuse”即全程仿真；确认选中“simulationcoveragereporting”；毛刺检测“glitchdetection”为1us；功耗估算“generatesignalactivityfile”。把所有的参数都设定好了之后，就可以观察相关的波形了。八、仿真结果九、模拟电路十、设计总结这次课程设计上网查的资料比较多，所以我觉得这次设计做起来比较顺手，基本上没遇到很多自己很难解决的问题。但是这次试验收获也不少，首先，由于要自己查资料在自己结合着写程序，所以要对程序要一个比较深的了解，基本上每一句都要弄懂，就是因为这我在程序上花了不少时间，把程序弄得很懂，这在一方面让我复习了一下EDA的知识，也加强我对EDA的学习。然后就是这次设计用的是Quartus这个软件，这个软件我觉得就是英文版的很难学习，应该经常使用才行，正好这次试验需要用这个软件，让我对英文软件有了起码的信心。通过这次设计，对EDA这个课程有太大的了解！