利用按键开关控制米字管进行十进制数字显示

1、中北大学课 程 设 计 说 明 书   学生姓名:李奇 学 号：0706024147 学 院: 电子与计算机科学技术学院专 业: 微电子学题 目:利用按键开关控制米字管进行十进制数字显示 指导教师： 王红亮 职称: 讲师     2010 年 6 月 25 日目 录1. 课程设计目的22. 课程设计内容和要求22.1 设计内容22.2 设计要求23. 设计方案及实现情况23.1 设计思路23.2 工作原理及框图23.3各模块功能描述43.4 仿真结果53.5 实验箱验证情况5

2、4. 课程设计总结85. 参考文献81、课程设计目的 （1）学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握米字管显示模块的工作原理及应用。（2）掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法。（3）学习掌握可编程器件设计的全过程。2、课程设计内容和要求2.1、设计内容 用VHDL语言编写程序，使用按键开关控制米字管进行十进制数字显示。 2.2、设计要求（1）学习掌握按键控制模块、米字管显示模块的工作原理及应用。（2）熟练掌握VHDL编程语言，编写按键控制模块的控制逻辑。（3）仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能。（4）下载程序到芯片中，硬件验证所设置的功能，能够实现简单图形的显示。（5）整理设计内容，

3、编写设计说明书。 3、设计方案及实现情况3.1、设计思路根据题目设计要求，将按键开关的状态经译码电路的控制并通过米字管显示出来，译码电路由时钟信号（CLK）和复位信号（RESET）共同控制，当RESET信号无效时（RESET=1），停止输出地址信号，当RESET信号有效时（RESET=0）,通过输入十位二进制数控制按键输入，在时钟信号作用下，输出地址信号。将所设计程序通过MAX+PLUS II软件进行文本编辑、编译、仿真分析、器件编程、实验箱硬件验证，从而达到按键控制米字管进行十进制数字显示的设计要求。3.2、工作原理及框图（1）按键控制米字管进行十进制数字显示程序：library

4、ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity liqi isport(clk:in std_logic; reset:in std_logic; ksel:in std_logic_vector(9 downto 0); q:out std_logic_vector(15 downto 0);end liqi;architecture arc_ctrh of liqi issignal iq:std_logic_vector(15 downto 0);beginprocess(clk,reset)

5、beginif (reset='1')else if(clk'event and clk='1') then case ksel is when "1111111110"=>iq<="0000000011111111" when "1111111101"=>iq<="0000000000001100" when "1101111111"=>iq<="0000000000001111" when oth

6、ers=>iq<=iq; end case; end if;q<=iq;end if;end process;end arc_ctrh; （2）内部结构框图如图1所示：图1 内部结构框图3.3、各模块功能描述米字管显示器数字显示是由除小数点外的16根LED(A-P)控制，LED是共阴极连接的，每个数字对应一个16位二进制代码，当按键给出一个低电平的地址信号时，米字管点亮发光，米字管内部LED点亮顺序如图2：图2 米字管内部LED点亮顺序图每个按键信号对应米字管显示数字如下：按键K1：1111111110对应米字管显示0，(P-A）16跟LED点亮情况：000000001111

7、1111按键K2：1111111101对应米字管显示1，(P-A）16跟LED点亮情况：0000000000001100按键K4：1111110111对应米字管显示3，(P-A）16跟LED点亮情况：按键K5：1111101111对应米字管显示4，(P-A）16跟LED点亮情况：按键K6：1111011111对应米字管显示5，(P-A）16跟LED点亮情况：按键K7：1110111111对应米字管显示6，(P-A）16跟LED点亮情况：按键K8：1101111111对应米字管显示7，(P-A）16跟LED点亮情况：0000000000001111按键K9：1011111111对应米字管显示8，

8、(P-A）16跟LED点亮情况：按键K9：0111111111对应米字管显示9，(P-A）16跟LED点亮情况：3.4、仿真结果按键控制十进制米字管数字显示程序仿真结果如图3：图3 米字管程序仿真图3.5试验箱验证情况通过MAX+PLUS II软件进行文本编辑、编译、图形仿真分析后，进行管脚分配，再按照管脚分配在实验箱器件连线、将程序下载到FPGA实验箱进行程序功能验证。当按键输入信号时，米字管显示情况如图4-图5所示： 图4 米字管显示结果图 图5 米字管显示结果图 图6 米字管显示结果图试验箱连线图如图7所示：图7 实验箱连线图管脚分配图如图8所示： 图8 实验箱接线图4、课程设计总结可编

9、程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)自问世以来，经历了从低密度的EPROM、PLA、PAL、GAL到高密度的现场可编程逻辑门阵列FPGA (Field Programmable Gate Array)和复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logical Device) 的发展过程。可编程逻辑器件实际上是一种电路的半成品芯片，这种芯片按一定排列方式集成了大量的门和触发器等基本逻辑元件，出厂时不具有特定的逻辑功能，需要用户编程后才能使用，利用专用的开发系统对其进行编程，在芯片内部的可编程连接点进行电路连接，使之完成某个逻辑电路或系

10、统的功能，成为一个可在实际电子系统中使用的专用芯片。在此基础上，硬件描述语言就成为重点发展对象，学好硬件描述语言以及熟练使用可编程逻辑器件显得尤为重要。以可编程器件为载体的课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过本次课程设计，我了解了米字管逻辑和时序控制要求，掌握米字管显示器的工作原理及应用及按键控制模块的控制逻辑，并知道如何用它们设计一个基于FPGA的米字管显示驱动电路。还学习了操作数字电路设计实验开发系统的方法，巩固了组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计方法，可编程器件设计的全过程。在设计的过程中遇到，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中，发现了自己的很多不足之处，如对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，面对问题不能冷静对待.通过这次课程设计，我重新摆正了对知识的认识，同时决定多花时间把以前学过的知识温故。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在王红亮老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同时，在王红亮老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给予我帮助的所有同学、学长和各位指导老师再次表示忠心的感谢！5、参考文献（1）.侯伯亨，顾新.V