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勇敢的芯伴你玩转Altera FPGA连载65:数码管驱动实例

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发表于 2018-4-25 22:44:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
勇敢的芯伴你玩转Altera FPGA连载65:数码管驱动实例
特权同学,版权所有
配套例程和更多资料下载链接:
http://pan.baidu.com/s/1i5LMUUD
1.jpg
         先来了解一下数码管的工作原理。如图8.30所示,这是一个典型的带小数点的一位数码管。如果忽略小数点,我们通常称它为7段数码管(即便有小数点,我们也习惯的称呼为7段数码管),所谓7段,是指着7个发光二极管而言的。任意一个0-9的阿拉伯数字的显示,只要通过这7个发光二极管进行亮或灭的组合都可以实现。例如,我们要显示数字0,那么只要让发光二极管a、b、c、d、e、f点亮(g和dot熄灭)就可以了。
2.jpg
图8.30 数码管示意图
接下来,大家可能就要关心着这7个发光二极管是如何控制的,我们又是如何通过FPGA的I/O口去点亮或熄灭任意一个发光二极管?很简单,原理上来讲,一个带小数点的数码管的所有8个发光二极管的正极或负极有一个公共端,通常必须接GND(共阴极数码管)或者接VCC(共阳极数码管),而另一个非公共端的8个引脚就留给用户的I/O直接控制了。例如,如果我们使用的是共阴极的数码管,那么我们在使用该数码管时就要将其公共端接地(或者接低电平0),我们的应用中,把这个公共端连接到了FPGA的I/O脚上,这便是数码管的片选信号。如果FPGA的这个I/O脚输出低电平0,那么这个数码管就能够显示数字;如果这个I/O输出高电平1,那么无论数码管的8个段选端输出0还是1,都无法将8个发光二极管的任意一个点亮,这也达到了关闭数码管显示的效果。这样一来,这个数码管的公共端被我们当做了数码管片选引脚使用了,虽然不是名副其实的“片选”,但还真达到了异曲同工之妙。
         我们的例程要实现的功能比较简单基础:让4个数码管每隔1s不断的递增计数显示,计数范围为0-F。为了便于代码编写控制7个用于段选(不包括小数点)的发光二极管显示不同的字符,这里只做了一个简单的对应表,把不同字符显示时的7个I/O值进行编码,如表8.2所示。
表8.2 数码管显示字符与驱动编码映射表
  
数字/字符
  
0
1
2
3
4
5
6
7
编码(16进制)
3f
06
5b
4f
66
6d
7d
07
数字/字符
8
9
A
B
C
D
E
F
编码(16进制)
7f
6f
77
7c
39
5e
79
71
         本实例的功能框图如图8.31所示。PLL产生的25MHz时钟,分别供给两个子模块,秒计数器(counter.v)模块产生一个每秒递增的16位数据,这16位数据以16进制形式通过数码管显示驱动模块(seg7.v)显示到数码管上。数码管显示驱动模块以分时复用的片选方式,将数据送到数码管的各个段选位上。
3.jpg
图8.31 数码管驱动功能框图
         该实例工程的模块间层级关系如图8.32所示。
4.jpg
图8.32 数码管驱动实例代码层次

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