專題七動態(tài)掃描電路設計

專題七動態(tài)掃描電路設計第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日專題七：七段顯示器動態(tài)掃描電路設計

一、教學內容：七段顯示器動態(tài)掃描電路設計

二、教學目的及要求：1、掌握VHDL語言的基本結構及編程思想。2、掌握七段顯示器動態(tài)掃描電路設計方法。三、授課課時：6課時

第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日設計要求：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，控制上述電路實現(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，最后全亮；再重復以上動作，每次變化時間間隔為1秒。（2）自左至右點亮數(shù)碼管，每次只點亮一個，最后全息滅，再重復以上動作，每次變化時間間隔為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，每次變化時間間隔為1秒。相當于實現(xiàn)8279的顯示部分的功能第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、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第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、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RAMAB第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日ARCHITECTUREaOFMEMO_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;第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日仿真結果：第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日三、同步時鐘CLK頻率計算同步時鐘發(fā)生器CLKclk1CLK頻率計算：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，為了減少閃爍現(xiàn)象，達到較好的顯示效果，取CLK頻率為1024Hz，每秒內每個數(shù)碼管顯示次數(shù)為128次。

CLK1=CLK;CLK2=CLK;第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日四、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即送數(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第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日地址信號發(fā)生電路鎖存信號產生電路讀信號產生電路A00A01A02RDCLK1鎖存器DOUT[6..0]D[7..0]鎖存信號LOAD循環(huán)取數(shù)電路內部功能圖CLK1的上升沿鎖存第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;

第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日五、掃描控制器設計abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8掃描控制器clk2LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ENTITYSCAN_8ISPORT(CLK2:INSTD_LOGIC;C:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0));ENDSCAN_8;第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日掃描控制器時序圖第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日地址數(shù)據(jù)線掃描控制器電路圖存儲器電路讀顯示碼電路列掃描電路第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日應用實例一：顯示“01234567”八個數(shù)字第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日應用實例二：數(shù)字增加順序重復顯示“12345678”八個數(shù)字應用實例三：單數(shù)字順序重復顯示“12345678”八個數(shù)字第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日七段顯示器動態(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第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日LIBRARYieee;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;第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日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;第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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;第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日

process(clk1s)beginifclk1s'eventandclk1s='1'thenifnum2<8thennum2<=num2+1;elsenum2<=0;endif;endif;endprocess;第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日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";第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日

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