北京邮电大学信通院2009级数字电路跑马灯及数码管滚动显示实验报告 - 图文

二、数码管扫描显示控制器的设计与实现

1．实验目的

(1)掌握VHDL语言的语法规范，掌握时序电路描述方法 (2)掌握多个数码管动态扫描显示的原理及设计方法

2．实验所用仪器及元器件

(1)计算机

(2)直流稳压电源

(3)数字系统与逻辑设计实验开发板

3．实验任务要求

(1)用VHDL语言设计并实现六个数码管串行扫描电路，要求同时显示0，1，2，3，4，5这六个不同的数字图形到六个数码管上，仿真验证其功能,并下载到实验板测试。 (2)用VHDL语言设计并实现六个数码管滚动显示电路。

I)循环左滚动，始终点亮6个数码管，左出右进。状态为：012345－123450－234501－345012－450123－501234－012345

II)向左滚动，用全灭的数码管填充右边，直至全部变灭，然后再依次从右边一个一个地点亮。状态为：012345－12345X－2345XX－345XXX－45XXXX－5XXXXX－XXXXXX－XXXXX0－XXXX01－XXX012－XX0123－X01234－012345，其中’X’表示数码管不显示。

4.实验原理

为使得输入控制电路简单且易于实现，采用动态扫描的方式实现设计要求。动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。

各位数码管的相同段是并联的，段码的输出对各位数码管来说都是相同的。因此在同一时刻如果各位数码管都处于点亮状态，6位数码管将显示相同的字符。若要各位数码管能够显示出与本位相应的字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位处于点亮状态，而其它各位处于灭灯状态。同时，段码输出相应位要显示字符的字型码。这样在同一时刻，只有选通的那一位显示出字符，而其它各位则是熄灭的，如此循环下去，就可以使各位数码管显示出要显示的字符。

虽然这些字符是在不同时刻出现的，而且同一时刻，只有一位显示，其它各位熄灭，但由于数码管具有余辉特性和人眼有视觉暂留现象，只要每位数码管显示间隔足够短，给人眼的视觉印象就会是连续稳定地显示。

总之，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。6个数码管则需要50*6=300Hz以上才能看到持续稳定点亮的现象。

5.设计思路及VHDL代码

(1)同时显示0、1、2、3、4、5这6个不同的数字到6个数码管上 i)设计思路：

(1) 设计时序电路，输入时钟经过一个分频器，产生分频系数为6的扫描信号

作为时钟，驱动计数器工作。

(2) 选用模值为6的计数器，通过一个3线至6线译码器，控制产生位码，依次控制6个数码管的亮灭，使得某一时刻有且仅有一个数码管被点亮，同时产生与被点亮的数码管序号一致的段码。

(3)根据段码生成相应的数字字型码，并输出到数码馆上。由于扫描频率较高，6位数码管序列将显示持续稳定的0至5的数码。

ii)VHDL代码

(2) 循环左滚动，始终点亮6个数码管，左出右进。状态为：012345－123450－234501－345012－450123－501234－012345 i)设计思路：

(1)同时让6个数码管显示数字的代码主体和实验任务1中一致，基本思想也一致。(2)为实现移位，关键改动为新增一个计数器，计数周期远远大于扫描周期，这样，在一个大的计数周期内，对于要显示的6位数码进行动态扫描（和实验任务1中相同），显示出6种移位状态中的一种；在下一个大的周期内，计数变量FLAG加1，使用求余运算将显示位的数码移位，比如，FLAG为0时，显示“012345”六位数码，FLAG为1时，将FLAG与扫描周期计数变量CNT6相加求余（即FLAG_A求余）对应的数码为123450，显示的数码也就为“123450”。以此类推，实现循环移位。

ii)VHDL代码