基于EDA七段数码显示译码器设计.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.55M 资料格式：doc 举报版权申诉

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实验三七段数码显示译码器设计一、实验目的 1、了解显示译码器的结构和理解其工作原理。 2、学习 7 段数码显示译码器设计。 3、学习 VHDL 的多层次设计方法。二、实验仪器 PC 机，操作系统为 Windows2000/XP，本课程所用系统均为 WindowsXP（下同）， Quartus II 5.1 设计平台。GW48 系列 SOPC/EDA 实验开发系统。三、实验原理 1、七段字符显示器为了能以十进制数码直观地显示数字系统的运行数据，符显示器有七段可发光的线段拼合而成。常见的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。图 3-1 是半导体数码管 BS201A 外形图，这种数码管的每个线段都是一个发光二极管（Light Emitting Diode，简称 LED），因而把它叫做 LED 数码管或 LED 七段显示器。图 3-1 发光二极管使用的材料与普通的硅二极管和锗二极管不同，有磷砷化镓，磷化镓，砷化镓等几种，而且半导体中的杂质浓度高。当外加正电压时，大量的电子和空穴在扩散过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定波长的可见光。磷砷化镓发光二极管发出光线的波长与磷和砷的比例有关，含磷的比例越高波长越短，同时效率也随之降低。目前生产的磷砷化镓发光二极管发出的光线波长在 6500ā 左右，呈橙红色。另外一种常用的七段字符显示器是液晶显示器（Liquid Crystal Display,简称 LCD）。液晶是一种即具有液体的流动性有具有光学特性的有机化合物。它的透明度和呈现的颜色手外加电场的影响，利用这一特点边可作成字符显示器。在没有外加电场的情况下，液晶分子按一定取向整齐地排列着，这时液晶为透明状态，射入的光线大部分由反射电极反射回来，显示器呈白色。在电极上加上电压后，液晶分子因电离而产生正离子，这些正离子在电场的作用下运动并碰撞其他液晶分子，破坏了液晶分子的整齐排列，使液晶呈现混浊状态。这时射入的光线散射后仅有善良反射回来，故显示器呈暗灰色。这样现象称为动态散射效应。外加电场消失有，液晶又恢复到整齐排列的状态。如果将七段透明的电极排列成 8 字形，那么只要选择不同的电极组合并加一正电压，便能显示各种来。本实验我们采用了半导体数码管，即 LED。 2、具体原理 7 段数码是纯组合电路，通常的小规模专用 IC，如 74 或 4000 系列的器件只能作十进制 BCD 码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是 2 进制的，所以输出表达都是 16 进制的，为了满足 16 进制数的译码显示，最方便的方法就是利用译码程序在 FPGA/CPLD 中来实现。但为了简化过程，首先完成 7 段 BCD 码译码器的设计。如图 3-1 作为 7 段 BCD 码译码器，输出信号 LED7S 的 7 位分别接如图 3-1 数码管的 7 个段，高位在左，低位在右。例如当 LED7S 输出为“1101101”时，数码管的 7 个段：g、f、e、d、c、b、a 分别接 1、1、0、1、1、0、1；接有高电平的段发亮，于是数码管显示“5”。 21

四、实验步骤 1、根据我们所用实验箱的电路特点，本实验我们选用模式 6 来进行本次实验，用数码 8 显示译码输出(PIO46-PIO40)，键 8/7/6/5 四位控制输入，硬件验证译码器的工作性能。（实验前检查实验箱左下拨动开关 DIP4 向下，数码管下拨动开关全部向上）模式 6 原理图如图 3-2(选择模式 6 后，按系统复位键复位) 2、新建工程第一步参照前例，因在本次实验中需用到芯片，所以还要设定一些其他参数。图 3-2 模式 6 电路图 22

前两个实验到这里直接点击“Finish”完成一个工程的建立，现在点击“Next”来调用芯片。 23

点击“Next” 24

选择芯片类型，这次选择“ACEX1K” 25

点击“Next”。 26

再点击“Next” 27

点击“Finish”完成工程建立。这里在工程的建立中同时确定了要用到的芯片型号及一些参数。 3、程序输入及编译新建文件并输入程序（同第二个实验）并进行编译。 4、管脚分配与锁定：程序通过编译成功后，根据模式 6 电路的连接方法，具体查 EDA/SOPC 28

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