实验四 七段数码管的动态扫描显示
一、 实验目的
1.进一步熟悉QuartusII软件进行FPGA设计的流程；
2.掌握利用宏功能模块进行常用的计数器，译码器的设计；
3.学习和了解动态扫描数码管的工作原理的程序设计方法；
二、 实验原理及过程
实验板上面常用的4为联体的共阳极7段数码管。其接口电路是把所有数码管的8个笔划段a-h同名端连接起来，而每一个数码管由一个独立的公共极COM端控制。对于这种结构的数码管，采用动态显示的方法是最为广泛的一种显示方式之一。
在轮流点亮的过程中每位显示器的点亮时间都极为短暂，但由于人的视觉暂留现象以及发光二极管的余晖效应，尽管实际上每个显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快（如达到30Hz以上），给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
本次实验要求在实验板上实现显示00000000-99999999的十进制计数器。使用的是宏模块产生一个16位的二进制计数器counter()作为4个数码管的显示数据；编写一个分频模块div，其输出作为计数器counter()的时钟信号；编写数码管驱动模块segmain，完成7段译码和扫描显示控制
1、 建立工程，并建立顶层图。
2、 设计计数时钟
设计一分频器，对50Mhz分频输出到计数器，让计数器以较慢速度递增。建立.v文件，输入以下代码
module int_div(clk,div_out);
input clk;
output reg div_out;
reg[31:0] clk_div;
parameter CLK_FREQ='D50_000_000;
parameter DCLK_FREQ='D10;
always@(posedge clk)
begin
if(clk_div<CLK_FREQ/DCLK_FREQ)
clk_div<=clk_div+1;
else
begin
clk_div<=0;
div_out=~div_out;
end
end
endmodule
输入完成后，将该文件设为顶层文件，并分析该设计文件，用于检查设计错误。检查无误后，要生成一个分频器的原件符号，根据步骤建立该原件的原件符号。
3、数码管扫描显示程序设计
数码管扫描显示程序如下：
module segmain(clk,reset_n,datain,seg_data,seg_com);
input clk;
input reset_n;
input[31:0] datain; //由于要显示8位数字所以要将输入数据设为32位
output[7:0] seg_data; //输出与例子中的一样保持不变，任然为8位
output[7:0] seg_com; //设置输出时要用到的8个端口
reg[7:0] seg_com; //由于在always语句中要用到，所以再把它们都定义为寄存器变量类型
reg[7:0] seg_data;//寄存器变量
reg[3:0] bcd_led; //寄存器变量类型
reg[36:0] count; //寄存器变量类型，同时count用于计数
integer t; //一个整形变量t
always@(posedge clk) //always语句用于判断当上升沿来到时计数器的状态，并且设置计数器的归零功能
begin
if(!reset_n) count<=0;
else
begin
count<=count+1;
t=datain;
end
end
always@(count[14:12] or datain) //判断已经计数的状态，并将相应的数码管变亮
begin
case(count[14:12])
3'b000:
begin
t=t%10;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11111110;
end
3'b001:
begin
t=t%100/10;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11111101;
end
3'b010:
begin
t=t%1000/100;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11111011;
end
3'b011:
begin
t=t%10000/1000;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11110111;
end
3'b100:
begin
t=t%100000/10000;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11101111;
end
3'b101:
begin
t=t%1000000/100000;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b11011111;
end
3'b110:
begin
t=t%10000000/1000000;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b10111111;
end
3'b111:
begin
t=t%100000000/10000000;
bcd_led=t[3:0];
seg_com=8'b01111111;
end
endcase
end
always@(seg_com or bcd_led)
begin
case(bcd_led) //判断led的数值
4'h0:seg_data=8'hc0; //共阳低有效
4'h1:seg_data=8'hf9;
4'h2:seg_data=8'ha4;
4'h3:seg_data=8'hb0;
4'h4:seg_data=8'h99;
4'h5:seg_data=8'h92;
4'h6:seg_data=8'h82;
4'h7:seg_data=8'hf8;
4'h8:seg_data=8'h80;
4'h9:seg_data=8'h90;
4'ha:seg_data=8'h88;
4'hb:seg_data=8'h83;
4'hc:seg_data=8'hc6;
4'hd:seg_data=8'ha1;
4'he:seg_data=8'h86;
4'hf:seg_data=8'h8e;
default:seg_data=8'hc0;
endcase
end
endmodule
输入完成后，将其设为顶层文件，检验后生成原件符号。
4.调用宏模块设计计数器。双击顶层图空白处，弹出symbol对话框，展开library，找到lmp-counter，弹出宏模块设置对话框，根据讲义和实验要求对其进行设定。
5.设计完整的顶层。返回顶层原理图，根据讲义和需要添加原件完成完整的图。其图如下所示：
6.设置芯片和管脚。
参照讲义进行芯片和管脚的配置，并运行该脚本。
7.编译。
将顶层图设为当前顶层实体，然后编译
8.接好下载线，进行下载，下载完成后，会看到8个数码管会显示数值，按reset按钮则清零。
三、 实验小结
根据本次实验，进一步熟悉了quartus2软件进行设计的流程。对如何利用宏功能模块进行计数器，译码器的设计有了初步的了解与掌握。实验后了解了数码管的工作原理，对如何实现显示功能有了很大的提高。通过实验学会举一反三，能够通过课本上的例子进行其他进制的代码编写，并能够实现相应的功能。在进行调用宏模块设计计数器步骤时，要仔细参透实验要求，进行相应的设定，这样才会实现。在实验中尽可能的减少错误和警告次数的出现，并能够根据错误提示，找出问题所在，多请教老师和同学掌握和吸收实验中的精华。
第二篇：数码管动态扫描实验报告
---------实验报告
课程名称：单片机及接口技术试验 项目名称：数码管动态显示程序设计
姓名：----- 专业：---- 班级：1班 学号：--------
实验操作成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
实验报告成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
