专题七：动态扫描电路设计

1、作业：节日彩灯控制器作业：节日彩灯控制器要求：要求：1、了解各类节日彩灯的显示方式（主要是动态方式）、了解各类节日彩灯的显示方式（主要是动态方式）（上街观察）；（上街观察）；2、将你所了解的情况，画出你的设计思想框图；、将你所了解的情况，画出你的设计思想框图；3、画出电路框图（用、画出电路框图（用EDA技术）；技术）；4、最后用、最后用VHDL语言编程实现；语言编程实现；5、完成课程设计报告；、完成课程设计报告；专题七：七段显示器动态扫描电路设计 一、教学内容：七段显示器动态扫描电路设计一、教学内容：七段显示器动态扫描电路设计 二、教学目的及要求：二、教学目的及要求： 1、掌握、掌握VHDL语

2、言的基本结构及编程思想。语言的基本结构及编程思想。 2、掌握七段显示器动态扫描电路设计方法。、掌握七段显示器动态扫描电路设计方法。三、授课课时：三、授课课时：6课时课时 设计要求：1、设计一个七段数码管动态扫描电路。数码管个数为、设计一个七段数码管动态扫描电路。数码管个数为8个，共阴个，共阴极接法。极接法。2、设计一电路，控制上述电路实现、设计一电路，控制上述电路实现“12345678”八个数字的显示，八个数字的显示，要求显示方式为：要求显示方式为：（1）自左至右逐个点亮数码管，最后全亮；再重复以上动作，）自左至右逐个点亮数码管，最后全亮；再重复以上动作，每次变化时间间隔为每次变化时间间隔为1

3、秒。秒。（2）自左至右点亮数码管，每次只点亮一个，最后全息灭，再）自左至右点亮数码管，每次只点亮一个，最后全息灭，再重复以上动作，每次变化时间间隔为重复以上动作，每次变化时间间隔为1秒。秒。（3） 先中间两个点亮，再依次向外点亮；全亮后，再依次向中先中间两个点亮，再依次向外点亮；全亮后，再依次向中间熄灭；重复上述步骤，每次变化时间间隔为间熄灭；重复上述步骤，每次变化时间间隔为1秒。秒。相当于实现相当于实现8279的显示部分的功能的显示部分的功能一、七段显示器动态扫描电路设计框图七段显示器动态扫描电路设计框图abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8扫描控制器扫描控制器显显示示字字符符码码存

4、存储储器器循循环环取取数数电电路路同步时钟发生器同步时钟发生器CLKA0A1A2地地址址线线WR数据写入控制数据写入控制数据线数据线RD读读A00A01A02数据线数据线clk1clk2双口双口RAM二、存储器设计（存储器设计（8位位8字节静态随机存储器字节静态随机存储器SRAM）LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY MEMO_RD_WR ISPORT( WR,RD: IN STD_LOGIC; A : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); B : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO

5、0); D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END MEMO_RD_WR;显显示示字字符符码码存存储储器器（8字节）字节）A0A1A2地地址址线线WR数据写入控制数据写入控制数据线数据线D7.0Q7.0RD读数据控制读数据控制A00A01A02双口双口RAMABARCHITECTURE a OF MEMO_RD_WR IS SIGNAL Q0,Q1,Q2,Q3: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL Q4,Q5,Q6,Q7: STD_LOGIC_V

6、ECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(WR,A) BEGIN IF WR=1 THEN CASE A IS WHEN 000=Q0 Q1Q2 Q3Q4 Q5Q6 Q7NULL; END CASE; END IF;END PROCESS;PROCESS(RD,B) BEGIN IF RD=1 THEN CASE B IS WHEN 000=Q QQ QQ QQ QNULL; END CASE; END IF;END PROCESS;END a;仿真结果：仿真结果：三、同步时钟同步时钟CLK频率计算频率计算同步时钟发生器同步时钟发生器CLKclk1CLK频率计算：频率计算：

7、 根据人的视觉暂留现象，一个数码管根据人的视觉暂留现象，一个数码管所要显示的字符只要在一秒内点亮所要显示的字符只要在一秒内点亮24次以次以上，则感觉上该数码管没有熄灭一样。若上，则感觉上该数码管没有熄灭一样。若8只数码管要出现这种效果，要求在一秒内只数码管要出现这种效果，要求在一秒内每只数码管要闪亮每只数码管要闪亮24次以上。次以上。 则则CLK频率应为频率应为24X8192Hz以上，以上，为了减少闪烁现象，达到较好的显示效果，为了减少闪烁现象，达到较好的显示效果，取取CLK频率为频率为1024Hz，每秒内每个数码管，每秒内每个数码管显示次数为显示次数为128次。次。 CLK1=CLK; CL

8、K2= CLK;四、循环取数电路设计循环取数电路设计LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY GET_CODE ISPORT(CLK1: IN STD_LOGIC; D : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); RD:OUT STD_LOGIC; A : OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END GET_CODE; 该电路利用地址线该电路利用地址线A00、A01、A02对存储器循环取数，并通过对存储器循

9、环取数，并通过DOUT7.0送数码管显示。每个送数码管显示。每个CLK1时钟取出一个显示码并立即送时钟取出一个显示码并立即送数码管显示。数码管显示。abcdefgRD读读A00A01A02数据线数据线clk1循环取数电路循环取数电路D0D7DOUT6.0DOUT1DOUT0DOUT2DOUT3DOUT4DOUT5DOUT6RDA地址信号地址信号发生电路发生电路锁存信号锁存信号产生电路产生电路读信号产读信号产生电路生电路A00A01A02RDCLK1锁存器锁存器DOUT6.0D7.0锁存信号锁存信号LOAD循环取数电路内部功能图循环取数电路内部功能图CLK1的上升沿锁存ARCHITECTURE

10、a OF GET_CODE IS SIGNAL LOAD: STD_LOGIC; SIGNAL QQ : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGIN RD=1; LOAD=CLK1; PROCESS(CLK1) BEGIN IF CLK1EVENT AND CLK1=1 THEN NUMAAAAAAAANULL; END CASE; END PROCESS;PROCESS(LOAD) BEGIN IF LOADEVENT AND LOAD=1 THEN-上升沿锁存上升沿锁存 QQ=D; END

11、 IF;END PROCESS; DOUT(7 DOWNTO 0)=QQ(7 DOWNTO 0);END a;五、扫描控制器设计扫描控制器设计abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8扫描控制器扫描控制器clk2LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY SCAN_8 ISPORT(CLK2: IN STD_LOGIC; C : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); END SCAN_8;扫描控制器时序图扫描控制器时序图ARCHITECTURE a OF SCAN_8 IS SIGNAL NUM: INTE

12、GER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGINPROCESS(CLK2) BEGIN IF CLK2EVENT AND CLK2=1 THEN IF NUM=7 THEN NUM=NUM+1; ELSE NUMC CC CC CC CNULL; END CASE;END PROCESS;END A; 地址数据线扫描控制器电路图扫描控制器电路图存储器电路读显示码电路列扫描电路应用实例一：显示应用实例一：显示“01234567”八个数字八个数字LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY disp_data ISPORT(CLK: IN S

13、TD_LOGIC; WR:OUT STD_LOGIC; A:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END disp_data;ARCHITECTURE a OF disp_data IS -SIGNAL QQ : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL NUM: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0;BEGIN WR=1; PROCESS(CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN IF NUM=7 THEN NUM=

14、NUM+1; ELSE NUMQ=00111111;AQ=00000110;AQ=01011011;AQ=01001111;AQ=01100110;AQ=01101101;AQ=01111101; AQ=01111111; ANULL; END CASE; END PROCESS;END a;应用实例二：数字增加顺序重复显示应用实例二：数字增加顺序重复显示“12345678”八个数字八个数字应用实例三：单数字顺序重复显示应用实例三：单数字顺序重复显示“12345678”八个数字八个数字七段显示器动态扫描电路设计框图七段显示器动态扫描电路设计框图abcdefgc6c5c1c4c2c3c7c8扫描

15、控制器扫描控制器显显示示字字符符码码存存储储器器循循环环取取数数电电路路同步时钟发生器同步时钟发生器CLKA0A1A2地地址址线线WR数据写入控制数据写入控制数据线数据线RD读读A00A01A02数据线数据线clk1clk2LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY disp_data2 ISPORT(clk,clk1s: IN STD_LOGIC; WR:OUT STD_LOGIC; A:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); Qout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END

16、disp_data2;ARCHITECTURE a OF disp_data2 IS SIGNAL NUM1: INTEGER RANGE 7 DOWNTO 0; SIGNAL num2: INTEGER RANGE 8 DOWNTO 0; SIGNAL q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGIN WR=1; process(clk) begin if clkevent and clk=1 then if num1=7 then num1=num1+1; else num1A=000;qoutA=001;qoutA=01

17、0;qoutA=011;qoutA=100;qoutA=101;qoutA=110;qoutA=111;qoutNULL; end case; end process; process(clk1s) begin if clk1sevent and clk1s=1 then if num28 then num2=num2+1; else num2 q0=00000000;q1=00000000;q2=00000000; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=00000000;q2=00000000;

18、q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=00000000; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=00000000;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;q4=00000000;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;q4=01101101;q5=00000000; q6=00000000;q7 q0=00000110;q1=01011011;q2=01001111; q3=01100110;