fpga数码管动态显示原理

fpga数码管动态显示原理

FPGA数码管动态显示原理

介绍

本文将为读者详细介绍FPGA数码管动态显示的原理。FPGA（可编程门阵列）是一种灵活的集成电路，可以根据设计人员的需求进行逻

辑门的编程和配置。数码管是一种数字显示设备，通过控制不同的段

点亮可以显示不同的数字和字母。

基本原理

FPGA数码管动态显示的基本原理如下：

1.FPGA通过编程和配置可以实现不同的逻辑功能，其中包括控制数

码管的段点亮。

2.数码管由多个段组成，每个段可以独立控制点亮与否。

3.数码管的段的编号是根据国际标准定义的，如a、b、c、d、e、f、

g等。

4.数码管的动态显示是通过快速切换每个段的点亮状态来实现的。

原理详解

FPGA数码管动态显示的原理更详细地描述如下：

1.FPGA通过输入控制信号来选择需要显示的数字或字母。

2.FPGA将该数字或字母转换为相应的数码管段的控制信号。

3.FPGA通过时序控制逻辑来控制数码管段的点亮与否，实现数字或

字母的显示。

4.FPGA在一个很短的时间内迅速切换不同的数码管段的点亮状态，

使其看起来像是同时显示的。

5.通过不断重复上述步骤，FPGA可以实现数码管的动态显示。

应用实例

FPGA数码管动态显示的应用实例包括但不限于以下几种：

1.时钟显示：FPGA可以控制数码管动态显示当前时间的小时和分钟。

2.计数器：FPGA可以控制数码管动态显示计数器的值。

3.温度显示：FPGA可以根据输入的温度值，控制数码管动态显示当

前的温度。

总结

本文简要介绍了FPGA数码管动态显示的原理，包括基本原理和原理详解。通过编程和配置FPGA，可以实现数码管的动态显示，从而达

到显示不同数字和字母的目的。同时，本文也提及了一些应用实例，

展示了动态显示的广泛应用领域。

更大程度上，动态显示技术可以推动数字显示的发展，提供更丰

富多样化的显示效果。对于创作者而言，理解数码管动态显示的原理，可以在设计中灵活运用这一技术，创造出更具创意和功能性的作品。

FPGA数码管动态显示的设计步骤

要实现FPGA数码管的动态显示，遵循以下设计步骤：

1.确定数码管类型：首先，确定使用的数码管类型。常

见的数码管类型有共阴极和共阳极两种，它们的电路连接方式不

同，需在设计中作出区分。

2.电路连接：根据数码管的类型，将数码管的引脚连接

到FPGA的引脚上。通过FPGA引脚与数码管的段连接，实现控制

不同段的点亮与否。

3.FPGA开发工具设置：使用FPGA开发工具，根据具体

的FPGA型号，配置引脚输入输出类型和电压等参数。确保FPGA

能够正确与数码管进行通信。

4.编程逻辑：在FPGA开发工具中，使用硬件描述语言

（如Verilog或VHDL）编写逻辑代码来实现数码管的动态显示。

首先，定义控制信号的输入和输出端口。然后，通过时序控制逻

辑，控制段的点亮与否和切换速度。

5.编程与仿真：将编写好的代码加载到FPGA开发板上，

并进行仿真验证。使用仿真工具，验证FPGA与数码管的通信和

动态显示效果是否符合预期。

6.调试优化：在验证过程中，可能会发现一些问题或需

要进行优化。根据具体情况，调整代码和电路连接，以达到更好

的显示效果。

7.部署应用：验证通过后，将编程好的FPGA芯片集成

到实际应用中。根据实际需求，进行布线、封装等工作，使FPGA 和数码管能够正常工作。

注意事项

在设计FPGA数码管动态显示时，需要注意以下几点：

1.时序控制：FPGA数码管的动态显示是通过快速切换

段点亮状态实现的。确保时序控制逻辑能够正确控制切换速度，避免出现闪烁或视觉混乱的情况。

2.电流限制：当数码管段点亮时，其对应的引脚需要提

供足够的电流。确保所选用的FPGA型号的引脚能够提供足够的

电流供应，并配合适当的电阻来控制电流。

3.共阳极与共阴极的区别：在连接数码管时，要清楚使

用的是共阳极还是共阴极数码管。两种数码管的连接方式是相反的，需要根据具体情况进行正确连接。

4.封装与外部电路：在将FPGA应用于实际设备中时，

要根据具体需求进行合适的封装和外部电路设计。确保FPGA能

够与其他硬件设备正常协作，实现灵活的动态显示功能。

结论

通过本文的介绍，读者了解了FPGA数码管动态显示的原理和设计步骤。FPGA作为一种灵活的可编程门阵列，能够实现数码管的动态显示，为创作者提供了丰富的创作空间。

对于创作者而言，深入理解FPGA数码管动态显示的原理，可以将其应用于各种创意和实用的作品中。无论是时钟显示、计数器还是温度显示，在设计中灵活运用FPGA数码管动态显示技术，能够为作品增添更多的亮点和功能性。

研究生FPGA实验项目(LED显示及秒表计时器设计)

FPGA实验项目 实验一、LED译码显示实验 实验目的：1、掌握QuartusII6.0等EDA工具软件的基本使用； 2、熟悉VHDL硬件描述语言编程及其调试方法； 3、学习用FPGA控制LED电路实现显示器设计。 实验内容： 本实验目标是利用FPGA逻辑资源，编程设计实现一个LED显示控制器。实验器材为EDA实验箱，FPGA芯片型号为EPF10K20RC208-4。电路设计采用VHDL硬件描述语言编程实现，开发软件为QuartusII6.0。 7段数码显示译码器基本原理 在数字电路中，常常需要把运算结果用十进制数显示出来，这就要用显示译码器。 现以驱动七段发光二极管的二-十进制译码器为例说明显示译码器的设计原理，如图1.1。 图1.1 7段数码显示译码器的原理示意图 7段显示译码器实际上是一种代码变换器，它是将4位二进制码转换成7位代码，燃亮LED显示器a、b、c、d、e、f、g七段中的对应段，显示出十进制数的字型。 表2.1 7段显示译码器真值表（以共阴极数码管为例） 在EDA实验箱中验证这个项目，可用数据开关表示输入，用LED数码管表示输出。 实验步骤： 1、创建工程文件 先打开“我的电脑”，在E盘新建名为“fpga_lab1”文件夹。然后，利用QuartusII软件创建工程向导（New Project Wizard）创建一个新的工程。步骤如下： 1）打开QuartusII6.0软件界面，在“文件”菜单下选择“New Project Wizard”，点击“next”后弹出如下对话框

点选第一行右侧的“…”选择工程目录为“F:\ fpga_lab1”，在第二行输入项目名称：led_display，第三行默认把项目名设为顶层文件名，点击“next”，

fpga数码管显示实验原理

fpga数码管显示实验原理 FPGA（Field-Programmable Gate Array）数码管显示实验是一种利 用FPGA进行数字数码管显示控制的实验。FPGA是一种可编程逻辑器件， 可实现数字逻辑电路的设计与实现。本实验的原理是通过FPGA控制数码 管的亮灭状态和显示的数字，以实现不同数字的显示。 整个实验可以分为数字信号生成、数码管扫描和数码管显示三个模块。 1.数字信号生成模块 数字信号生成模块是实现FPGA输出驱动数码管的主要模块。FPGA的 管脚可以设置为输入或输出。在本实验中，FPGA的输出管脚和数码管的 输入管脚相连，通过FPGA控制输出信号，驱动数码管显示对应数字。 数字信号生成的步骤如下： （1）设置FPGA的输出管脚为输出模式（输出高电平或低电平）； （2）通过FPGA内部逻辑电路产生或处理需要显示的数字信号； （3）将处理好的数字信号传输到FPGA输出管脚； （4）输出管脚通过外部的连接线连接到数码管的输入管脚。 2.数码管扫描模块 数码管扫描模块是为了能够显示多位数字，需要对数码管进行扫描操作。扫描操作的原理是通过快速切换数码管的亮灭状态来实现显示多个数 字的效果。 数码管通常由多个数字显示单元组成，每个数字显示单元对应一个输 入管脚，FPGA的输出信号控制数码管上的不同数字显示单元。

数码管扫描的步骤如下： （1）设置FPGA的输出管脚为输出模式； （2）产生一个使得一些数码管显示的数字信号； （3）通过控制FPGA输出管脚的电平状态来选择需要显示的数码管； （4）不断循环上述步骤，可以实现多个数码管显示的效果。 3.数码管显示模块 数码管显示模块是实现数码管上显示特定数字的部分。在本实验中，常用的是共阳数码管和共阴数码管。 共阳数码管需要将管脚接上Vcc电源，通过地线控制输出高电平使得数码管亮起。共阳数码管的原理是通过控制对应的输出管脚输出低电平，控制数码管上的七段LED显示不同的数字。 共阴数码管则需要将管脚接上地线，通过Vcc电源控制输出高电平使得数码管亮起。其他的控制原理和共阳数码管类似。 通过FPGA控制数码管显示的过程如下： （1）根据要显示的数字，将相应的控制位对应为高电平或低电平； （2）通过FPGA的输出管脚将控制位的电平状态传输到数码管对应的输入管脚； （3）数码管根据接收到的控制信号进行显示。 通过以上的步骤，就可以利用FPGA来完成数码管显示的实验。通过控制FPGA输出的信号和扫描数码管的操作，可以实现多位数字的显示效

FPGA实验报告整理版.doc

目录 实验一分频器 实验三 ADC0809 模数转换实验实验二七段数码管扫描显示实验四双向移位寄存器

实验一分频器 一、实验目的 1．学习分频器的设计，进一步了解、熟悉和掌握FPGA开发软件Quartus II 的使用方法 2．学习Verilog HDL 和VHDL的编程方法 3．学会使用Vector Wave功能仿真 4．掌握使用多种方法分配管脚 二、实验内容 编写一个分频器的Verilog 代码和VHDL代码并仿真，编译下载验证三、实验原理 在数字电路中，时钟信号的分频是很常见的电路。分频器除了可以对时钟信号频率做除以二的计算外，分频器同时很类似涟波计数器。涟波计数器是计数器的一种，它属于异步设计。因为触发器并非皆由同一个时钟信号同步操作，所以它非常节省电路面积。 本实验要设一个带选择的分频时钟，SEL[1:0]用于选择是几分频。分频器设原理框图如图1所示： 图1 分频器原理图 从原理图中可见，核心板的时钟是50MHz ，通过sel[1:0]选择分频数，00:不分频；01:12.5M分频；10:25M四分频；11:50M分频。采用SW1 ‐SW2 设置分频值，SW3 复位。LED1为时钟的输出，通过调整SW1 、SW2 ，可以得到不同的闪烁频率。引脚分配情况如表1所示 表1 引脚分布情况

四、实验步骤 1．新建工程，取名为frediv ，如下图2所示。 图2 新建工程 2．新建VHDL设计文件，选择“File|New ”，在New 对话框中选择Device Design Files 下的VHDL File，单击OK，完成新建设计文件。 3．在新建设计文件中输入VHDL程序。 4．生成“Symbol ”文件，新建“Block Diagram/Schematic File”文件，在文件中添加刚刚生成的“Symbol ”以及输入输出管脚，最后完整的系统顶层模块图如图3 所示。 图3 顶层模块图 5．保存文件，使用qsf或者tcl 进行管脚分配（相应的文件在本工程里面都可以找到）。 6．对该工程文件进行全程编译处理，若在编译过程中发现错误，则找出并

FPGA课程设计

FPGA课程设计 学院： 年级专业： 学生姓名： 日期：

题目：用Verilog语言设计一个程序来控制数码管动态显示0~F 小组成员： 指导老师： 开发板：A-C8V4 芯片型号：CycloneII EP2C8Q208C8N 设计目的： 本课程设计的目的是熟练掌握相关软件的使用和操作。能对Verilog语言程序进行编译，调试，以及通过计算机仿真，得到正确的仿真波形图，并根据所得仿真波形图分析判断并改进所设计的电路。在成功掌握软件操作基础上，将所数字电路的基础课知识与Verilog语言的应用型知识结合起来并与实际设计，操作联系起来，即“理论联系实际”。深入了解Verilog语言的作用与价值，对用硬件语言设计一个电路系统开始具备一个较完整的思路与较专业的经验。对EDA技术有初步的认识，并开始对EDA技术的开发创新有初步的理解。 设计内容：利用verilog语言设计一个程序，其功能是使LED数码管循环动态显示0~F 程序设计： module led0 (clk_50M,led_bit,dataout); input clk_50M; output [7:0] dataout; output led_bit; reg [7:0] dataout; reg led_bit; reg [27:0] count; always led_bit <= 'b0; always @ ( posedge clk_50M ) begin count<=count+1; end always @ ( posedge clk_50M ) begin case ( count[27:24] ) 0: dataout<=8'b11000000; 1: dataout<=8'b11111001; 2: dataout<=8'b10100100; 3: dataout<=8'b10110000; 4: dataout<=8'b10011001; 5: dataout<=8'b10010010; 6: dataout<=8'b10000010; 7: dataout<=8'b11111000; 8: dataout<=8'b10000000; 9: dataout<=8'b10010000; 10:dataout<=8'b10001000; 11:dataout<=8'b10000011; 12:dataout<=8'b11000110; 13:dataout<=8'b10100001; 1

8位十进制数码动态扫描电路设计报告资料

设计报告 课程名称电子技术基础I 任课教师 设计题目8位十进制数动态扫描显示控制电路班级

8位十进制数数码动态扫描电路设计 简介:所谓动态扫描显示，就是让各位LED按照一定的顺序轮流地发光显示。只要每秒扫 描次数大于24次以上，就观察不到闪烁现象，人眼看起来很稳定。静态扫描显示与动态显示相比，有显著降低LED功耗，大大减少LED的外部引线等优点。目前动态扫描显示技术已经被广泛应用于新型数字仪表、智能仪器和智能显示屏中。 本次课程实践中运用QuartusII软件，采用VHDL文本设计和原理图相结合的层次化方式实现数码8位动态扫描显示电路设计。首先，分别用VHDL语言编写8位数码扫描显示电路程序和分频器程序，作为底层文件；顶层文件用原理图的设计方法，调用底层文件生成的符号，从而实现动态扫描显示。用VHDL设计一个8位数码扫描显示电路，利用QuartusII9.0进行编辑输入、编译及时序仿真。其中，由于分频器的分频系数过大时，在仿真波形上很难看出波形的变化，如本设计是从100MHz分频到1KHz，分频系数为一万，所以可以通过改变减小分频系数，如改为10分频，就得到变化的波形，来验证数码动态扫描显示电路设计的正误。 一、工作原理 1、8位动态扫描显示的工作原理： 输入信号：时钟信号CLK。输出控制信号：段控制信号SG[6..0];位控制控制信号BT[7..0]。8位数码管，其中每个数码管的8个段h、g、f、e、d、c、b、a(h是小数点)都分别连接在一起，8个数码管分别由8个选通信号k1～k8来选择。被选通的数码管显示数据，其余关闭。如在某一时刻，k3为高电平，其余选通信号为低电平，这时仅为k3对应的数码管显示来自段信号端的数据，而其他7个数码管呈现关闭状态。根据这种电路状况，如果希望在8个数码管显示希望的数据，就必须使得8个选通信号k1～k8分别被选通，与此同时，在段信号输入口加上希望在该对应数码管上显示的数据，于是随着选通信号的扫变，就能实现扫描显示的目的。 扫描显示程序中CLK是扫描时钟；SG为7段控制信号，由高到低为分别接g、f、e、d、c、b、a7个段；BT是位选控制信号，接下图(1)中的8个位选通信号：k1、k2…k8。程序中CNT8是一个3位计数器，作扫描计数信号，有进程P2生成；进程P3是7断译码查表输出程序，进程P1是对8个数码管选通的扫描程序，例如当CNT8等于“010”时，K3对应的数码管被选通，同时，H被赋值3，再有进程P3译码输出“1001111”，显示在数码管上即为“3”；当CNT8扫变时将能在8个数码管上显示数据：12345678。 图(1)8位数码电路 2、七段数码显示译码器的原理: 7段数码是纯组合电路。通常的小规模专用IC,如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是二进制的，所以输出表达都是十六进制的。为了满足十六进制数的译码显示，最方便的方法就是利用VHDL译码程序在FPGA/CPLD

八位七段数码管动态显示电路设计知识讲解

八位七段数码管动态显示电路设计

八位七段数码管动态显示电路的设计 一七段显示器介绍 七段显示器，在许多产品或场合上经常可见。其内部结构是由八个发光二极管所组成，为七个笔画与一个小数点，依顺时针方向为A、B、C、D、E、F、G与DP等八组发光二极管之排列，可用以显示0～9数字及英文数A、b、C、d、E、F。目前常用的七段显示器通常附有小数点，如此使其得以显示阿拉伯数之小数点部份。七段显示器的脚位和线路图如下图4.1所示( 其第一支接脚位于俯视图之左上角 )。 图4.1、七段显示器俯视图 由于发光二极管只有在顺向偏压的时候才会发光。因此，七段显示器依其结构不同的应用需求，区分为低电位动作与高电位动作的两种型态的组件，另一种常见的说法则是共阳极( 低电位动作 )与共阴极( 高电位动作 )七段显示器，如下图4.2所示。 ( 共阳极 ) ( 共阴极 ) 图4.2、共阳极(低电位动作)与共阴极(高电位动作)

要如何使七段显示器发光呢？对于共阴极规格的七段显示器来说，必须使用“ Sink Current ”方式，亦即是共同接脚COM为VCC，并由Cyclone II FPGA使接脚成为高电位，进而使外部电源将流经七段显示器，再流入Cyclone II FPGA的一种方式 本实验平台之七段显示器模块接线图如下图4.5所示。此平台配置了八组共阳极之七段显示器，亦即是每一组七段显示器之COM接脚，均接连至VCC 电源。而每一段发光二极管，其脚位亦均与Cyclone II FPGA接连。四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。 图4.5、七段显示器模块接线图 七段显示器之常见应用如下 ?可作为与数值显示相关之设计。 ?电子时钟应用显示

fpga按键控制数码管显示

fpga按键控制数码管显示 按键与数码管显示LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成8字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位+1型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等。LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。 modulekey_led（clk_50M，key，duan_ma，wei_ma）; inputclk_50M; input［3:0］key;//key为输入的键码的值 output［3:0］wei_ma; output［7:0］duan_ma; wire［3:0］key; reg［7:0］duan_ma; reg［3:0］wei_ma; reg［3:0］key_temp;//设置了一个寄存器 always@（posedgeclk_50M） begin key_temp《=key;//把键码的值赋给寄存器 case（key_temp） 4b0111:duan_ma《=8b1100_0000;//段码，按键后，数码管显示0 4b1011:duan_ma《=8b1001_0000;//段码，数码管显示9 4b1101:duan_ma《=8b1000_0010;//段码，数码管显示6

FPGA实验指导

FPGA设计实验指导 第一部分实验的软硬件部分介绍 一硬件介绍 实验中使用的实验板VX-SP306的硬件分布图如下所示： 本章主要说明SP306 系统的硬件电路结构，对其中相关的电路部分都做了简单介绍。具体逻辑电路设计请参考后面相关实验。 系统时钟 主芯片FPGA 时钟由外部50MHz 晶振提供，接入芯片全局时钟引脚PIN76。晶振电路用于向FPGA 提供工作时钟。在该系统中通过时钟晶体振荡器作为时钟输入，不同于常用的无源晶振，有源晶振的接法略有不同，敬请留意。同时预留了一个晶振焊盘在开发板位号为OSC2，如果希望使用其他频率晶振可以自行焊接，这个晶振输出与FPGA 的全局时钟引脚PIN77 相连。本实验主要用到的时钟引脚为PIN76。 FPGA 配置 本系统提供两种方式实现FPGA配置，主串以及JTAG 配置。最常用的是使用配置电缆通过JTAG 接口进行配置，在本系统中可以直接将开发板并口与计算机并口通过并口连接线相连实现JTAG 配置，也可以通过一般的JTAG 配置电缆其中包括Xilinx USB 配置电缆、Xilinx PC4配置电缆以及Xilinx公司开发的MMP_JTAG 等进行配置，但是请不要使用一般的Parallel III 电缆对本系统进行配置。 整体来说，本系统配置电路较为复杂，系统中设计了CFG跳线用来对配置电路进行选择，默认条件下，CFG跳线如下图：

从左边开始的前四组跳线用来连接板上并口JTAG 电路与FPGA 的JTAG 电路；在这种情况下，FPGA 工作在主串模式。对开发板加电后，FPGA 将从XCF02S 中读取配置数据对自己进行配置。 如果需要开发自己的示例程序并下载到板上进行测试，需要将CFG跳线做如下调整，在这种情况下，FPGA 工作在JTAG 模式，这时可以对FPGA中写入新的数据，写入的数据在FPGA掉电后将需要重新进行配置。（注意在后面的实验中CFG跳线都接成这种模式） 本系统还提供通过平台FLASH进行（Platform Flash In-System Programmable Configuration PROMs ）对FPGA进行配置，配置模式为主串模式，在这个配置模式中FPGA 从FLASH(XCF) 中读取数据对自己进行配置。FLASH可以编程20000 次，极大地方便了用户使用。配置模式的选择是通过FPGA的模式配置M0M1M2 三个管脚进行的，如果M0M1M2=000 那么FPGA工作的主串模式，各种模式的详细的配置方式如下表： FPGA 器件都提供了重配功能，在FPGA 工作的任何时间通过将重配PIN 拉低都可以实现FPGA 重配。如果FPGA 工作在主串模式，那么重配后FPGA 将从FLASH、EPROM、EEPROM 中重新读取配置数据，如果FPGA 工作在JTAG 模式中，那么重配后需要通过JTAG 接口重新对FPGA 进行配置。 在本系统中，按钮RECFG 与FPGA 重配PIN 相连。通过RECFG 按键可以控制FPGA 重配操作。 FLASH 接口 本系统提供了32Mbit 的NOR FLASH ，用来存储用户程序以及数据。FLASH 的擦写过程较为复杂，使用纯逻辑电路实现有一定的难度，为了提高工作效率我们使用MicroBlaze 对FLASH 进行操作。 SDRAM 接口 本系统提供两片SDRAM（Synchronous high data rate Dynamic RAM ）最低单片容量为67,108,864bit(4Mx16) 因此本系统最低SDRAM容量为4Mx32 。

EDA_FPGA_VHDL_数码管显示0000到9999

--深圳市21EDA电子 --开发板型号:A-C8V4 https://www.wendangku.net/doc/7a19334360.html, --学习4个数码管动态显示原理; --利用计数器自加，并且在数码管上显示 --在4个数码管上面分别显示0000到9999的自加 --递增方式在4位数码管上向上计数显示从0000-0001->0002……..9999….0000….0001…. --设计了一个4位十进制计数器，并用数码管显示当前计数值 --视频教程适合我们21EDA电子的所有学习板 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY LED_0000_9999 IS PORT ( clk : IN std_logic; --系统时钟50M rst : IN std_logic; --系统REST键，KEY1 led_out : OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0); --各段数据输出 led_bit : OUT std_logic_vector(3 DOWNTO 0)); --数码管的位选择口。一共8位 END LED_0000_9999 ; ARCHITECTURE arch OF LED_0000_9999 IS signal div_cnt : std_logic_vector(24 downto 0 ); signal data4 : std_logic_vector(3 downto 0); signal dataout_xhdl1 : std_logic_vector(7 downto 0); signal en_xhdl : std_logic_vector(3 downto 0); signal cntfirst :std_logic_vector(3 downto 0); signal cntsecond : std_logic_vector(3 downto 0); signal cntthird : std_logic_vector(3 downto 0); signal cntlast : std_logic_vector(3 downto 0); signal first_over: std_logic; signal second_over: std_logic; signal third_over : std_Logic; signal last_over : std_logic; begin led_out<=dataout_xhdl1; led_bit<=en_xhdl; process(clk,rst) begin

FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告

FPGA实验三七段数码管静态与动态显示实验报告 实验目的： 通过FPGA实现七段数码管的静态与动态显示，在FPGA上可实现对任 意数字的显示和计数功能。 实验原理： 七段数码管是一种能够显示数字的晶体管数字显示器件，它由七个LED数码管组成，每个数码管分别由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成。通过控制每个LED的亮灭情况，可以对任意数字进行显示。 七段数码管的静态显示是指每个数字的显示都是固定的，而动态显示 则是通过快速地刷新七段数码管的显示，使得数字像是在变化。在FPGA 中，可以通过时钟信号和计数器实现刷新，从而实现数字的动态显示。 实验过程： 首先，将FPGA和七段数码管连接，在FPGA上选择适当的引脚连接到a、b、c、d、e、f、g七个数码管。在FPGA中创建工程，并添加适当的 引脚约束，以实现与七段数码管的连接。然后，根据需要选择静态或动态 显示。 静态显示： 静态显示的原理是通过直接控制每个LED的亮灭情况，使得每个数字 都可以被显示出来。首先，需要定义每个数字对应的LED的状态（亮灭），例如数字0对应的LED状态可能为（1，1，1，1，1，1，0）等。然后， 通过FPGA的逻辑电路实现对应数字的显示。 动态显示：

动态显示的原理是通过快速地刷新显示，使得数字在若干个数码管中切换，从而造成数字变化的视觉效果。这里需要使用时钟信号和计数器来控制刷新。首先，需要设计一个计数器，它的计数范围应该与显示数字的个数相同。然后，通过时钟信号让计数器开始计数，并根据计数器的值选择对应的数字显示在七段数码管上。通过控制计数器的计数速度和刷新频率，可以实现数字的动态显示。 实验结果： 经过实验，我们成功地实现了七段数码管的静态显示和动态显示。在静态显示中，我们可以通过FPGA的逻辑电路对七段数码管的每个LED进行控制，从而实现任意数字的显示。在动态显示中，我们通过时钟信号和计数器实现了刷新功能，使得数字在七段数码管中快速地切换，从而呈现出动态的显示效果。 实验总结： 通过本次实验，我们深入理解了七段数码管的原理和使用方法。通过FPGA的逻辑电路和计数器，我们成功地实现了七段数码管的静态和动态显示。我们还学会了如何在FPGA上进行引脚约束和逻辑电路设计，以实现与其他外部设备的连接和控制。这些技能对于我们进一步学习和应用数字电路和嵌入式系统有着重要的意义。通过本次实验，我们不仅提高了对数字电路和FPGA的理解，而且培养了团队合作和问题解决的能力。

七段数码管的动态扫描显示实验

七段数码管的动态扫描显示实验 一、实验名称：七段数码管的动态扫描显示实验 二、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 三、实验原理： 实验板上常用4位联体的共阳极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同名端连在一起，而每一个数码管由一个独立的公共极COM端控制。 当向数码管发送字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码时，但究竟是那个数码管亮，取决于COM端，这一端是由I/O控制的，所以就可以自行决定何时显示哪一位。动态扫描即采用分时方法，轮流控制各个LED轮流点亮。 在轮流点亮扫描过程中，每一位显示器的点亮时间是极为短暂的，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，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，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。 四、实验要求： 实现显示0000-9999的十进制计数器。 五、实验步骤

1.建立工程 建立名为leddisplay的工程，并建立顶层图。 2．设计技术时钟 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。打开File..New,新建一个.v文件。输入以下程序：module int_div(clk, div_out); input clk; output reg div_out; reg [31:0] clk_div; parameter CLK_FREQ = 'D50_000_000; //系统时钟50MHz parameter DCLK_FREQ = 'D10; //输出频率10/2Hz always @(posedge clk) begin if(clk_div < (CLK_FREQ/DCLK_FREQ))

基于FPGA的数字时钟设计

基于FPGA的数字时钟设计 数字时钟是现代生活中必不可少的时间展示设备，广泛应用于各种场所，如家庭、办公室、学校等。随着科技的不断发展，数字时钟的功能也得到不断升级，为人们日常生活提供了更多的便利和体验。本文将介绍基于FPGA的数字时钟设计方案。 FPGA（Field Programmable Gate Array）是可编程门阵列的缩写，是一种现场可编程逻辑器件。FPGA具有可编程性强、功能强大、极低的延迟等特点，被广泛应用于数字系统设计中。本文中使用FPGA来实现数字时钟设计方案。 数字时钟的核心是计时电路，计时电路可以通过FPGA实现，使用FPGA来实现数字时钟的主要优点是可编程性强，能够满足不同需求的设计。 一、数字时钟的设计思路 1、时钟信号的产生 数字时钟的起点是时钟信号的产生，时钟信号的产生一般需要使用晶振。晶振可以在一定频率范围内提供稳定的时钟信号。FPGA可以通过将晶振与逻辑电路相连接，从而得到稳定的时钟信号。 2、计时电路的设计 在数字时钟中，需要实现时、分、秒的计时功能。这可以采用三个计时器来实现。计时器可以使用FPGA内置的计数器实现，也可以通过逻辑电路实现。计时器根据时钟信号的变化而变化，通过累计时钟信号的脉冲数计算出时、分、秒。 3、数码管的控制 数字时钟的时间要通过数码管进行显示，数码管需要接受来自FPGA的控制信号才能正常显示数字。通常采用多路复用器的方式来控制数码管的显示。这里可以使用FPGA内置的多路复用器实现，FPGA输出控制信号，控制多路复用器选择哪个数码管进行显示。 数字时钟的硬件设计主要包括以下部分： 时钟信号发生电路包含晶振以及晶振产生的时钟信号经过变压器传送到电路板上。在电路板上，时钟信号经过电路处理，产生一定的电平和频率，供后续计时模块使用。 2、计时模块 计时模块包括三个计时器，分别用于计算时、分、秒。计时器通过累加时钟信号的脉冲数计算时间。计时模块的输出需要送到数码管的控制模块进行显示。

fpga数字钟实训报告(具有8点报时,按键调时功能).

桂林电子科技大学职业技术学院FPGA应用实训报告 数字钟 学院（系）：电子信息工程系 专业：电子信息工程技术 学号： 1212220217 学生姓名：李建军 指导教师：叶俊明

目录 摘要 (2) 1 绪论 (3) 2 课题背景 (4) 2.1设计任务与要求 (4) 2.2 设计目的 (4) 2.3总体设计方案 (4) 3 程序方案论证 (5) 3.1分频方案论证 (5) 3.1.1分频模块方案I (5) 3.1.2分频模块方案II (5) 3.2计时模块方案论证 (6) 3.2.1计时模块方案I (6) 3.2.2计时模块方案 II (6) 3.3方案总结 (7) 4 系统软件设计 (7) 4.1程序流程图 (7) 4.2计时模块 (8) 4.3闹钟模块 (8) 4.4显示模块 (8) 5系统硬件设计 (9) 5.1 FPGA的介绍 (9) 5.1.1 FPGA概述 (9) 5.1.2 FPGA基本结构 (9) 5.2原理框图 (11) 6调试 (12) 6.1调时程序调试 (12) 6.2闹钟程序调试 (12) 总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15) 附录 (16)

摘要 数字钟是由振荡器、分频器、计数器、译码器、数码显示器等几部分组成。振荡电路：主要用来产生时间标准信号，因为时钟的精度主要取决于时间标准信号的频率及稳定度，所以采用石英晶体振荡器。 分频器：因为振荡器产生的标准信号频率很高，要是要得到“秒”信号，需一定级数的分频器进行分频。 计数器：有了“秒”信号，则可以根据60秒为1分，24小时为1天的制，分别设定“时”、“分”、“秒”的计数器，分别为 60进制，60进制,24进制计数器，并输出一分，一小时，一天的进位信号。译码显示：将“时”“分”“秒”显示出来。将计数器输入状态，输入到译码器，产生驱动数码显示器信号，呈现出对应的进位数字字型。 由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路可以对分和时进行校时。另外，计时过程要具有报时功能，当时间到达整点时开始响，蜂鸣器不停地响1分钟后不响。 关键词：数字钟，振荡，计数，校正，报时

EDA实验二 八位七段数码管动态显示电路的设计

实验名称八位七段数码管动态显示电路的设计 一、实验目的 1、了解数码管的工作原理。 2、学习七段数码管显示译码器的设计。 3、学习Verilog的CASE语句及多层次设计方法。 二、实验原理 七段数码管是电子开发过程中常用的输出显示设备。在实验系统中使用的是两个四位一体、共阴极型七段数码管。其单个静态数码管如下图4-1所示。 图4-1 静态七段数码管 由于七段数码管公共端连接到GND（共阴极型），当数码管的中的那一个段被输入高电平，则相应的这一段被点亮。反之则不亮。共阳极性的数码管与之相么。四位一体的七段数码管在单个静态数码管的基础上加入了用于选择哪一位数码管的位选信号端口。八个数码管的a、b、c、d、e、f、g、h、dp都连在了一起，8个数码管分别由各自的位选信号来控制，被选通的数码管显示数据，其余关闭。 三、实验内容 本实验要求完成的任务是在时钟信号的作用下，通过输入的键值在数码管上显示相应的键值。在实验中时，数字时钟选择1KHZ作为扫描时钟，用四个开关做为输入，当四个开关置为一个二进制数时，在数码管上显示其十六进制的值。实验箱中的拨动开关与FPGA的接口电路，以及开关FPGA的管脚连接在实验一中都做了详细说明，这里不在赘述。 数码管显示模块的电路原理如图4-2所示，表4-1是其数码管的输入与FPGA的管脚连接表。

图4-2 数字时钟信号模块电路原理 信号名称对应FPGA管脚名说明 7SEG-A G6 七段码管A段输入信号 7SEG-B G7 七段码管B段输入信号 7SEG-C H3 七段码管C段输入信号 7SEG-D H4 七段码管D段输入信号 7SEG-E H5 七段码管E段输入信号 7SEG-F H6 七段码管F段输入信号 7SEG-G J4 七段码管G段输入信号 7SEG-DP L8 七段码管dp段输入信号 7SEG-SEL0 G5 七段码管位选输入信号 7SEG-SEL1 G3 七段码管位选输入信号 7SEG-SEL2 F4 七段码管位选输入信号 表4-1 数码管与FPGA的管脚连接表 四、实验步骤 1、打开QUARTUSII软件，新建一个工程。 2、建完工程之后，再新建一个Verilog File，打开Verilog编辑器对话框。 3、按照实验原理和自己的想法，在VHDL编辑窗口编写Verilog程序，用户 可参照光盘中提供的示例程序。 4、编写完Verilog程序后，保存起来。方法同实验一。 5、对自己编写的Verilog程序进行编译并仿真，对程序的错误进行修改。 6、编译仿真无误后，依照拨动开关、数码管与FPGA的管脚连接表（表1-1、

《FPGA设计与应用》pwm实现呼吸灯实验

《FPGA设计与应用》pwm实现呼吸灯实验1实验目的 1．学习动态数码管的工作原理； 2．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制； 3．熟悉模块化编程的操作流程。 2实验内容 1．实现 FPGA 对四位动态数码管的控制，使其能够正常工作；2．时钟计数。 3．按键控制 4．时钟分频 5．扫描显示 3操作方法与步骤 1．启动软件，构造开发环境 2．建立新项目 3．设置参数 4．编写源程序 5．编辑代码 6．运行检验 7．仿真； 4实验方案及实现 1、秒表的设计共分 3 个模块： （1）、数码管显示模块

（2）、计时模块 （3）、顶层模块 数码管显示模块 程序即上述实验五中的数码管封装模块，请同学自行参考并编写。 计时模块 module time_counter(clk,key1,rst,data); input clk; input key1; input rst; output [15:0] data; reg [15:0] data; reg clk_1Hz; integer clk_1Hz_cnt; if(clk_1Hz_cnt==32'd2*******-1) begin clk_1Hz_cnt <= 1'b0; clk_1Hz <= ~clk_1Hz; end else clk_1Hz_cnt <= clk_1Hz_cnt + 1'b1; reg[3:0] time_1=0,time_10=0,time_100=0,time_1000=0; always@(posedge clk_1Hz) begin

if(rst) begin time_1<=0; time_10<=0; time_100<=0; time_1000<=0; data[15:0] <={time_1000,time_100,time_10,time_1}; end else begin if(key1==0) begin If(time_1 < 4'b1001) begin time_1 <= time_1+1'b1; data[15:0] <={time_1000,time_100,time_10,time_1}; end Else if(time_10 < 4'b1001) begin time_10 <= time_10+1'b1; time_1 <= 4'b0000; data[15:0] <={time_1000,time_100,time_10,time_1}; end

fpga数码管数字时钟

fpga数码管数字时钟 FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列，是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA的基本特点主要有： 采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。 FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 同时，FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。 另外，FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现；相比于PC或单片机（无论是冯诺依曼结构还是哈佛结构）的顺序操作有很大区别，也造成了FPGA开发入门较难。FPGA开发需要从顶层设计、模块分层、逻辑实现、软硬件调试等多方面着手。

总的来说，FPGA在电子设计领域具有重要的地位和作用，广泛应用于各种需要高性能、可定制和灵活性的应用场景中。 FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列，在数码显示方面有着广泛的应用。例如，FPGA可以用于驱动数码管，实现数码的显示和控制。数码管是一种常见的数字显示器件，由多个LED灯或其他发光器件组成，可以显示数字、字母或符号等信息。 在FPGA驱动数码管的过程中，通常需要将数码管的数据和控制信号通过FPGA的IO口传输到数码管驱动电路中。数码管驱动电路可以根据FPGA输出的信号控制数码管的亮灭和显示内容，从而实现数码的显示和控制。 此外，FPGA还可以通过编程实现数码管的动态扫描显示，即在同一时间内轮流点亮多个数码管，利用人眼的视觉暂留效应实现多个数码管同时显示的效果。这种动态扫描显示方式可以有效地节省IO 口资源，提高显示效率。 总之，FPGA在数码显示方面有着广泛的应用，可以实现数码管的驱动和控制，以及动态扫描显示等功能。这些应用不仅可以提高数码显示的效率和稳定性，还可以为电子系统的设计带来更多的灵活性和创新性。 FPGA（Field Programmable Gate Array）可以用于实现数码管数字时钟的设计。数码管数字时钟是一种基于数码管显示的计时设备，可以显示当前的小时、分钟和秒数。以下是基于FPGA实现数码管数字时钟的一些关键方面：

七段数码管显示

七段数码管显示设计报告 目录 一、设计任务 二、题目分析与整体构思 三、硬件电路设计 四、程序设计 五、心得体会

一．设计任务 数码的显示方式一般有三种：第一种是字型重叠式；第二种是分段式；第三种是点阵式。目前以分段式应用最为普遍，主要器件是七段发光二极管（LED）显示器。它可分为两种，一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上），另一是共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地）。 数码管动态扫描显示，是将所用数码管的相同段（a～g 和p）并联在一起，通过选位通 信号分时控制各个数码管的公共端，循环依次点亮各个数码管。当切换速度足够快时，由于人眼的“视觉暂留”现象，视觉效果将是数码管同时显示。 根据七段数码管的显示原理，设计一个带复位的七段数码管循环扫描程序，本程序需要着重实现两部分： 1. 显示数据的设置：程序设定4 位数码管从左至右分别显示1、2、3、4； 2. 动态扫描：实现动态扫描时序。 利用EXCD-1 开发板实现七段数码管的显示设计，使用EXCD-1 开发板的数码管为四位共阴极数码管，每一位的共阴极7 段数码管由7 个发光LED 组成，7 个发光LED 的阴极连接在一起，阳极分别连接至FPGA相应引脚。四位数码管与FPGA 之间通过8 位拨码开关（JP1）进行连接。 二．题目分析与整体构思 使用EXCD-1 开发板的数码管为四位共阴极数码管，每一位的共阴极7 段数码管由7 个发光LED 组成，呈“”字状，7 个发光LED 的阴极连接在一起，阳极分别连接至FPGA 相应引脚。SEG_SEL1、SEG_SEL2、SEG_SEL3 和SEG_SEL4 为四位7 段数码管的位选择端。当其值为“1”时，相应的7 段数码管被选通。当输入到7 段数码管SEG_A~ SEG_G 和SEG_DP 管脚的数据为高电平时，该管脚对应的段变亮，当输入到7 段数码管 SEG_A~SEG_G 和SEG_DP 管脚的数据为低电平时，该管脚对应的段变灭。该四位数码管与FPGA 之间通过8 位拨码开关（JP1）进行连接，当DIP 开关全部拨到上方时（板上标示为：7SEGLED），FPGA 的相应IO 引脚和四位7 段数码管连接，7 段数码管可以正常工作；当DIP 开关全部拨到下方时（板上标示为：EXPORT5），FPGA 的相应IO引脚与7 段数码管断开，相应的FPGA 引脚用于外部IO 扩展。 注意：无论拨码开关断开与否，FPGA 的相应IO 引脚都是与外部扩展接口连接的，所 以当正常使用数码管时，不允许在该外部扩展接口上安装任何功能模块板。 数码管选通控制信号分别对应4 个数码管的公共端，当某一位选通控制信号为高电平时，其对应的数码管被点亮，因此通过控制选通信号就可以控制数码管循环依次点亮。一个数码管稳定显示要求的切换频率要大于50Hz，那么4 个数码管则需要50×4＝200Hz 以上的切换频率才能看到不闪烁并且持续稳定显示的字符。 三．硬件电路设计 设计结构图如下：

3.3 基于FPGA的数码管显示控制与LED点阵控制—数电资料文档

3.3 基于FPGA的数码管显示控制与LED点阵控制 1．实验目的 (1)通过实验进一步学习Quartus II软件的使用方法。 (2)通过实验学习数码管显示控制的基本原理。 (3)通过实验学习LED点阵显示控制的基本原理。 2．实验仪器设备 (1)FPGA开发实验箱。 (2)数字万用表。 (3)电脑。 3．预习 (1)复习FPGA开发有关的流程。 (2)复习Verilog HDL语言语法。 (3)复习实验所用的相关原理。 (4)按要求编写实验中要求的硬件描述语言程序。 4．实验原理 (1)数码管。数码管是多个LED灯的集合，显示译码器的输入是二进制数，输出是对应的十进制的字符，因此译码器的输出根据十进制数的字符显示效果来定义，显示译码器有配合共阴极和共阳极的区分，必须根据实际选用。 (2)数码管的动态显示。本实验为LED数码管动态显示控制实验。LED动态显示是将所有相同的段码线并接在一个I/O口上，共阴极端或共阳极端分别由相应的I/O口线控制（本实验箱为共阳极）。由于每一位的段选线都在一个I/O口上，所以每送一个段选码，所有的LED数码管都显示同一个字符，这种显示器是不能用的。解决此问题的方法是利用人的视觉滞留，从段选线I/O口上按位次分别送显示字符的段选码，在位选控制口也按相应的次序分别选通相应的显示位（共阴极送低电平，共阳极送高电平），选通位就显示相应字符，并保持几毫秒的延时，未选通位不显示字符（保持熄灭）。这样，对各位显示就是一个循环过程。从计算机的工作来看，在一个瞬时只有一位显示字符，而其它位都是熄灭的，但因为人的视觉滞留，这种动态变化是觉察不到的。从效果上看，各位显示器能连续而稳定地显示不同的字符，这就是动态显示。