数字显示电路设计

物理与电子工程学院《数字电路》课程设计报告书设计题目：数字显示电路设计专业：自动化班级：10级1班学生姓名:李想学号:2110341106指导教师：胡林年月日物理与电子工程学院课程设计任务书专业：自动化班级：10级2班学生姓名李想学号2110341106课程名称数字电路设计题目数字显示电路设计设计目的、主要内容（参数、方法）及要求1、课程设计是专业课学习过程中一个非常重要的环节。本次课程设计的目的是熟悉和掌握数字显示电路的应用方法，为今后的工作和学习打下坚实的基础。2、理解数字显示电路的原理。3、掌握数字显示电路的应用范围、核心仪器及应用电路。4、检索阅读与课程设计课题相关的国内科技文献，书写并按时提交规范的课程设计。5、在调查、实验、论文撰写等环节中，应尊重事实、尊重实验结果，严肃认真的的完成每一个环节的相关工作。6、课程设计应论述层次清晰，概念准确，语句通顺。7、独立完成课程设计的撰写工作，不得抄袭和剽窃他人成果。8、符合课程设计写作规范，整篇文章不少于3000字。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：下达任务书第2-5天：搜集资料，完成课程设计的文献查阅、试验或调研工作。第6-8天：完成课程设计的初稿，并提交指导教师。第9-14天：完成课程设计的修改，最终定稿。主要参考资料[1]路勇.电子电路实验及仿真[M].北京：北京交通大学出版社，2010.[2]孟涛.电工电子EDA实践教程[M].北京：机械工业出版社，2010.[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京：电子工业出版社，2005[4]候建军.电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计[M].北京:高等教育出版社,2007.指导教师签字教研室主任签字摘要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。各位数码管的段线并联，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的位选线都处于选通状态的话，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，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上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将要显示的字符。MAX+PLUSII是一个完全集成化的可编程逻辑环境，能满足用户各种各样的设计需要。它支持Altera公司不同结构的器件，可在多平台上运行。MAX+PLUSII具有突出的灵活性和高效性，为设计者提供了多种可自由选择的设计方法和工具。丰富的图形界面，可随时访问的在线帮助文档，使用户能够快速轻松地掌握和使用MAX+PLUSII软件。MAX+PLUSII具有的强大功能极大地减轻了设计者的负担，使设计者可以快速完成所需的设计，使用该软件，用户从开始设计逻辑电路到完成器件下载编程一般只需要数小时时间，其中设计的编译时间往往仅需数分钟。用于可在一个工作日内完成实现设计项目的多次修改，直至最终设计定型。MAX+PLUSII开发系统众多突出的特点，使它深受广大用户的青睐。关键词：数字显示电路；动态扫描；段码目录第一章设计任务......................................11.1项目名称：设计数字显示电路........................11.2项目设计说明.......................................11.2.1设计任务和要求................................11.2.2进度安排......................................11.3项目总体功能模块图.................................2第二章需求分析......................................22.1问题基本描述.......................................22.2系统模块分解.......................................32.3系统各模块功能的基本要求...........................3第三章设计原理......................................33.1设计原理..........................................33.2MAXPLUSII介绍.....................................4第四章系统功能模块设计..............................54.1.1数码管位选控制模块流程图......................54.1.2输入输出引脚及其功能说明......................54.1.3程序代码实现..................................64.2数据选择模块.......................................74.2.1.数据选择模（八选一模块）块流程图.............74.2.2输入输出引脚及其功能说明......................74.2.3程序代码实现..................................74.3七段译码器模块.....................................84.3.1七段译码器模块模块流程图......................84.3.2输入输出引脚及其功能说明......................84.3.3程序代码实现..................................8第五章调试并分析结果.................................95.1输入说明..........................................95.2预计输出..........................................95.3测试结果记录.......................................95.4测试结果分析......................................10第六章结论.........................................106.1心得体会.........................................10参考文献.........................................11附录..............................................121第一章设计任务1.1项目名称：设计数字显示电路本项目的主要内容是设计并实现8位数码管轮流显示8个数字。该电路将所学的数字电路与系统大部分知识和VHDL语言结合。1.2项目设计说明1.2.1设计任务和要求A、用CPLD设计一个八位数码管显示电路；B、8位数码管轮流显示8个数字，选择合适的时钟脉冲频率实现8个数码管同时被点亮的视觉效果。1.2.2进度安排第一周至第二周每周二2课时，共10课时。具体安排为：第一周至第三周6课时自行设计、第四周实验结果验收、第五周交报告并进行答辩。21.3项目总体功能模块图fgedcDPbafgedcDPbafgedcDPbafgedcDPbafgedcDPbafgedcDPbafgedcDPbafgedcDPba32选4数据选择器和数据扫庙控制器八进制计数器CLKsel0sel1sel2sel3sel4sel5sel6sel7Q0Q1Q2abcdefgLED七段显示译码器A0A1A2A3F0F1F2F3A3A0A1A2B0B1B2B3C0C1C2C3D0D1D2D3E0E1E2E3F0F1F2F3G0G1G2G3H0H1H2H3A3ABC第二章需求分析2.1问题基本描述基本系统流程图如下38进制计数器8个数码管七段显示译码器24选4数据选择器和数据扫描控制器片选A3A0A1A2B3A3......F0F1F2F32.2系统模块分解动态扫描显示电路的主要组成为：计数器、显示译码器、32选4数据选择器、扫描电路组成。2.3系统各模块功能的基本要求1、计数器：CN8模块输入信号是时钟脉clk，每遇到一个时钟脉冲clk上升沿时，内部累加器便加一，再把累加器所得结果与2进制数的形式输出。要显示8位数字，所以用3位2进制数作为输出。输出信号为cout[0..2]。2、八选一数据选择模块：模块输入信号一个是数据选择器的地址码SEL[2..0],另一部分是数据信息A[3..0]~F[3..0].地址码是SEL[2..0]来自时钟脉冲计数器CN6，由地址码SEL[2..0]决定输出哪个输入数据。输出信号是q[3..0]；3、扫描显示译码器：完成对7字段数码管显示的控制。第三章设计原理3.1设计原理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4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。各位数码管的段线并联，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的位选线都处于选通状态的话，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，只让某一位的位选线处于导通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态。同时，段线上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将要显示的字符。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，循环一次点亮多个数码管，并利用人眼的视觉暂留现象，只要扫描的频率较大，将看不到闪烁现象。将会看到6个数码管持续稳定点亮的现象。3.2MAXPLUSII介绍MAX+PLUSII是一个完全集成化的可编程逻辑环境，能满足用户各种各样的设计需要。它支持Altera公司不同结构的器件，可在多平台上运行。MAX+PLUSII具有突出的灵活性和高效性，为设计者提供了多种可自由选择的设计方法和工具。丰富的图形界面，可随时访问的在线帮助文档，使用户能够快速轻松地掌握和使用MAX+PLUSII软件。MAX+PLUSII具有的强大功能极大地减轻了设计者的负担，使设计者可以快速完成所需的设计，使用该软件，用户从开始设计逻辑电路到完成器件下载编程一般只需要数小时时间，其中设计的编译时间往往仅需数分钟。用于可在一个工作日内完成实现设计项目的多次修改，直至最终设计定型。MAX+PLUSII开发系统众多突出的特点，使它深受广大用户的青睐。MAX+PLUSII支持Altera公司的Classic、ACEX1K、MAX3000、MAX5000、MAX7000、MAX9000、FLEX6000和FLEX10K等系列的可编程逻辑器件，门数为600~250000门，提供了工业界真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。MAX+PLUSII的编辑器还提供了强大的逻辑综合与优化功能以减轻用户的设计负担。MAX+PLUSII软件的设计输入、处理、校验功能完全集成于可编程逻辑开发工具内，从而可以更快的进行调试，缩短开发周