實驗10：七段數碼管

1. 實驗目的

（1）熟悉和掌握FPGA開發流程和Lattice Diamond軟件使用方法；

（2）通過實驗理解和掌握數碼管驅動；

（3）學習用Verilog HDL描述數碼管驅動電路。

2. 實驗任務

在數碼管上顯示數字。

3. 實驗原理

數碼管是工程設計中使用很廣的一種顯示輸出器件。一個7段數碼管（如果包括右下的小點可以認為是8段）分別由a、b、c、d、e、f、g位段和表示小數點的dp位段組成。實際是由8個LED燈組成的，控制每個LED的點亮或熄滅實現數字顯示。通常數碼管分為共陽極數碼管和共陰極數碼管，結構如下圖所示：

共陰8段數碼管的信號端低電平有效，而共陽端接高電平有效。當共陽端接高電平時只要在各個位段上加上相應的低電平信號就可以使相應的位段發光。比如：要使a段發光，則在a段信號端加上低電平即可。共陰極的數碼管則相反。 可以看到數碼管的控制和LED的控制有相似之處，在小腳丫STEP-MXO2 V2開發板上有兩位共陰極數碼管：

數碼管所有的信號都連接到FPGA的管腳，作為輸出信號控制。FPGA只要輸出這些信號就能夠控制數碼管的那一段LED亮或者滅。這樣我們可以通過開關來控制FPGA的輸出，和3. 3-8譯碼器實驗一樣，通過組合邏輯的輸出來控制數碼管顯示數字，下面是數碼管顯示的表格

這其實是一個4-16譯碼器，如果我們想數碼管能顯示16進制可以全譯碼，如果只想顯示數字，可以只利用其中10個譯碼

4. 用CircuitJS查看

5. Verilog HDL建模描述

數碼管驅動清單segment.v

  module segment

   (

    input  wire [3:0] seg_data_1,  //四位輸入數據信號

    input  wire [3:0] seg_data_2,  //四位輸入數據信號

    output wire [8:0] segment_led_1,  //數碼管1，MSB~LSB = SEG,DP,G,F,E,D,C,B,A

    output wire [8:0] segment_led_2   //數碼管2，MSB~LSB = SEG,DP,G,F,E,D,C,B,A

   );

   reg[8:0] seg [15:0];           //存儲7段數碼管譯碼數據

   initial 

begin

seg[0] = 9'h3f;   //  0

seg[1] = 9'h06;   //  1

seg[2] = 9'h5b;   //  2

seg[3] = 9'h4f;   //  3

seg[4] = 9'h66;   //  4

seg[5] = 9'h6d;   //  5

seg[6] = 9'h7d;   //  6

seg[7] = 9'h07;   //  7

seg[8] = 9'h7f;   //  8

seg[9] = 9'h6f;   //  9

seg[10]= 9'h77;   //  A

seg[11]= 9'h7C;   //  b

seg[12]= 9'h39;   //  C

seg[13]= 9'h5e;   //  d

seg[14]= 9'h79;   //  E

seg[15]= 9'h71;   //  F

end

   assign segment_led_1 = seg[seg_data_1];

   assign segment_led_2 = seg[seg_data_2];

  endmodule

6. 實驗步驟

1 登錄小腳丫FPGA Web IDE系統，建立工程

2 新建Verilog HDL設計文件，并鍵入設計代碼

3 設定該代碼位頂層文件

4 點擊“邏輯綜合”按鈕，完成綜合，代碼無錯誤會顯示完成

5 點擊管腳分配，根據代碼中端口的定義綁定相應的管腳

6 點擊“FPGA映射”生成可以配置FPGA的JED代碼

7 點擊文件下載，并鼠標指向“下載JED文件”，鼠標右鍵保存到STEPFPGA盤中完成FPGA的編程

7. 顯示效果