BCD-七段数码管显示译码器

目的

1. 进一步掌握VHDL语言的基本结构及设计的输入方法。

2. 掌握BCD-七段显示译码器的设计思路；

内容

 1. 使用拨码开关SW3、SW2、SW1、SW0作为四位二进制数据 D、C、 B、A的输入；

 2. 在最右边的数码管HEX0上显示输入的BCD码编码数值。

原理

七段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。 当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，此时译码器的输出应该是低电平有效；阴极连在一起的称为共阴极数码管，此时译码器的输出应该是高电平有效。如图2-25所示。

图2-25 七段数码管结构图

74LS47是将四位二进制编码编码转化为十进制数码（BCD），并通过七段数码管显示出来的译码器/驱动器，其引脚图如图2-26所示。74LS47可以驱动共阳极的发光二极管七段LED显示字符。

图2-26 74LS47引脚图

74LS47 有自动前、后沿灭零控制（RBI 和 RBO）。试灯（LT）可在 BI/RBO 端处于高电平的任何时刻去进行，该电路还含有一个灭灯输入（BI），它用来控制灯的亮度或禁止输出。在输入0~15时，74LS47显示的字符如图2-27所示。功能表如表2-2所示。

图2-27 74LS47显示字符

表2-2 74LS47功能表

DE2-115配有八个七段数码管。它们被分成两组，每组4个，用来作为数字显示用。DE2-115的七段数码管采用共阳极连接方式。FPGA输出低电平时，对应的字码段点亮，反之则熄灭。要注意的是：在DE2-115开发板上七段数码管的点是不可用的。

操作

1．创建一个Quartus II 工程，用来在DE2-115上实现预期电路。

2．写出预期电路的VHDL代码。

3．将VHDL文件包含进工程并编译。

4．仿真电路来检测其功能。

5．分配引脚。

6．重新编译并将其下载进FPGA芯片中。

7．通过DE2-115开发板来证实电路是否准确。

程序

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITY BCD7 IS

PORT ( Ain,Bin,Cin,Din: IN  STD_LOGIC; ----输入4位BCD码 

LT,RBI,BI:IN  STD_LOGIC;      

a,b,c,d,e,f,g : OUT STD_LOGIC);      --7段码

END BCD7;

 

ARCHITECTURE ARCH  OF BCD7 IS

SIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0);

BEGIN

Q<=Din&Cin&Bin&Ain;

PROCESS(Q,LT,RBI,BI)   

VARIABLE DOUT: STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0);

BEGIN

IF BI='0' THEN

DOUT:="0000000";

ELSIF RBI='1'THEN

IF LT='1' THEN

CASE Q IS

          WHEN "0001" => DOUT := "1111001";

          WHEN "0010" => DOUT := "0100100";

          WHEN "0011" => DOUT := "0110000";

          WHEN "0100" => DOUT := "0011001";

          WHEN "0101" => DOUT := "0010010";

          WHEN "0110" => DOUT := "0000010";

          WHEN "0111" => DOUT := "1111000";

          WHEN "1000" => DOUT := "0000000";

          WHEN "1001" => DOUT := "0011000";

          WHEN "1010" => DOUT := "0001000";

          WHEN "1011" => DOUT := "0000011";

          WHEN "1100" => DOUT := "1000110";

          WHEN "1101" => DOUT := "0100001";

          WHEN "1110" => DOUT := "0000110";

          WHEN "1111" => DOUT := "0001110";

          WHEN OTHERS => DOUT := "1000000";        

END CASE;

End if;

End if;

a<=DOUT(0);

b<=DOUT(1);

c<=DOUT(2);

d<=DOUT(3);

e<=DOUT(4);

f<=DOUT(5);

g<=DOUT(6);

END PROCESS;

END ARCH;

结果

问题及解决

1.要好好看看工作原理。

2.文件名必须与VHDL文件中的设计实体名保持一致。

总结：我个人感觉操作的规范化比较重要，如果操作不规范不仅使操作步骤繁琐，也有可能带来错误。其次是理解代码含义，了解BCD-七段数码管显示译码器的作用，清楚共阴极，共阳极的差别。应该可以比较顺利完成任务。