基于fpga驱动数码管.doc

word格式:..驱动数码管数码管作为一种外设,首先我们需要了解它的工作原理以及它和外设电路的对应关系,七段数码管原理图如下:顾名思义,七段数码管就是使用七段点亮的线段来拼成常见的数字和某些字母,这种显示方式我们在数字电路中非常容易见到。再加上右下角显示的小数点,实际上一个显示单元包括了8根信号线。根据电路设计的不同,这些信号线可能高有效也可能低有效。我们通过FPGA控制这些线段的亮灭,达到显示效果。对于多个数码管的显示模块,将每一个都连接到FPGA的管脚会耗用大量FPGA的管脚资源。因此我们同样引入一种类似矩阵键盘的扫描方式。任何时刻我们只使用8根信号点亮一个数码管,但是8个数码管是随着时钟步调交替点亮的,只要时钟的速度够快,我们观察到数码管就好像几个同时点亮一样。原理图如下:如图所示,我们的使用的是六位共阳极数码管,六个PNP型三极管分别作为六组数码管电源的输入开关,也就是我们常说的位选信号,PNP三极管为低电平导通,所以我们的位选信号低有效。在这里,为了节约FPGA的IO资源,我们把六个位选信号连接到了三八译码器74HC138D,该三八译码器的真值表如下:由此,我们可以得出结论,当{SEL2,SEL1,SEL0}=3’b000时,Y0变为低电平,而由于Y0连接到了第一个数码管,所以第一个数码管点亮。当{SEL2,SEL1,SEL0}=3’b001时,对应第二个数码管点亮,以此类推。SEG_0到SEG_7分别对应二极管a-g以及“小数点”,即我们所说的段选信号。由于是共阳极数码管,所以二极管只要给低电平就可以点亮,根据点亮的二极管不同,就可以显示出不同的字符。假如我们要点亮第一个数码管,并且显示出字符“A”,那么我们就只需要选中第一个数码管{SEL2,SEL1,SEL0}=3’b000,而且SEG=8’b1000_1000。好了,既然思路和原理已经明了于心,那么接下来我们可以开始写驱动代码,验证思路是否可以实现,首先我们新建工程如下:新建一个顶层文件,编写模块框架并保存如下:分析开发板对应数码管原理图可知FPGA只需要输出位选和段选信号即可,所以我们可以设计如下代码:现在我们只是实现了一个数码管的点亮,如果要让数码管“全部亮起来,并同时显示相同字符”,那我们只能通过比较快速的切换位选信号来实现这一目的。但是切换频率如果过高,数码管显示也会出现不稳定的状态,这和器件的工艺有关,。那么这时,我们就需要用到锁相环PLL来进行分频,将50MHZ的晶振时钟分频成我们所