Lattice MXO2: 2位7段數(shù)碼管顯示

本實(shí)驗(yàn)將會(huì)讓你熟悉小腳丫上最后一種有意思的外設(shè)七段數(shù)碼管。

數(shù)碼管是工程設(shè)計(jì)中使用很廣的一種顯示輸出器件。一個(gè)7段數(shù)碼管（如果包括右下的小點(diǎn)可以認(rèn)為是8段）分別由a、b、c、d、e、f、g位段和表示小數(shù)點(diǎn)的dp位段組成。實(shí)際是由8個(gè)LED燈組成的，控制每個(gè)LED的點(diǎn)亮或熄滅實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示。通常數(shù)碼管分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管，結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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

數(shù)碼管所有的信號(hào)都連接到FPGA的管腳，作為輸出信號(hào)控制。FPGA只要輸出這些信號(hào)就能夠控制數(shù)碼管的那一段LED亮或者滅。這樣我們可以通過開關(guān)來控制FPGA的輸出，和3. 3-8譯碼器實(shí)驗(yàn)一樣，通過組合邏輯的輸出來控制數(shù)碼管顯示數(shù)字，下面是數(shù)碼管顯示的表格

這其實(shí)是一個(gè)4-16譯碼器，如果我們想數(shù)碼管能顯示16進(jìn)制可以全譯碼，如果只想顯示數(shù)字，可以只利用其中10個(gè)譯碼，下面看看如果用Verilog來實(shí)現(xiàn)。

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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
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// File name    : segment.v
// Module name  : segment
// Author       : STEP
// Description  : segment initial
// Web          : www.stepfpga.com 
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// Code Revision History : 
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// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
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// Module Function:數(shù)碼管的譯碼模塊初始化 
module LED (seg_data_1,seg_data_2,seg_led_1,seg_led_2); 	
input [3:0] seg_data_1;						//數(shù)碼管需要顯示0~9十個(gè)數(shù)字，所以最少需要4位輸入做譯碼
	input [3:0] seg_data_2;						//小腳丫上第二個(gè)數(shù)碼管
	output [8:0] seg_led_1;						//在小腳丫上控制一個(gè)數(shù)碼管需要9個(gè)信號(hào) 
	MSB~LSB=DIG、DP、G、F、E、D、C、B、A
	output [8:0] seg_led_2;						//在小腳丫上第二個(gè)數(shù)碼管的控制信號(hào)  
	MSB~LSB=DIG、DP、G、F、E、D、C、B、A         
	reg [8:0] seg [9:0];                                            
	//定義了一個(gè)reg型的數(shù)組變量，相當(dāng)于一個(gè)10*9的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器一共有10個(gè)數(shù)，每個(gè)數(shù)有9位寬         
	
	initial            
	                                             
	//在過程塊中只能給reg型變量賦值，Verilog中有兩種過程塊always和initial
                                                                        //initial和always不同，其中語句只執(zhí)行一次
	    begin
              seg[0] = 9'h3f;                                           
              //對存儲(chǔ)器中第一個(gè)數(shù)賦值9'b00_0011_1111,相當(dāng)于共陰極接地，DP點(diǎn)變低不亮，7段顯示數(shù)字  0
	      seg[1] = 9'h06;                                           //7段顯示數(shù)字  1
	      seg[2] = 9'h5b;                                           //7段顯示數(shù)字  2
	      seg[3] = 9'h4f;                                           //7段顯示數(shù)字  3
	      seg[4] = 9'h66;                                           //7段顯示數(shù)字  4
	      seg[5] = 9'h6d;                                           //7段顯示數(shù)字  5
	      seg[6] = 9'h7d;                                           //7段顯示數(shù)字  6
	      seg[7] = 9'h07;                                           //7段顯示數(shù)字  7
	      seg[8] = 9'h7f;                                           //7段顯示數(shù)字  8
	      seg[9] = 9'h6f;                                           //7段顯示數(shù)字  9
            end         
        assign seg_led_1 = seg[seg_data_1];                         
            //連續(xù)賦值，這樣輸入不同四位數(shù)，就能輸出對于譯碼的9位輸出
        assign seg_led_2 = seg[seg_data_2]; 
        endmodule

小腳丫上正好有4路按鍵和4路開關(guān)，可以用來作為輸入信號(hào)分別控制數(shù)碼管的輸出。按照下面表格定義輸入輸出信號(hào)

配置好以后編譯下載程序。這樣可以通過按鍵或者開關(guān)來控制相應(yīng)的數(shù)碼管顯示數(shù)字。如果你想顯示16進(jìn)制的AbCDeF在數(shù)碼管，可以試試修改程序。這時(shí)候一定要定義一個(gè)16*9的存儲(chǔ)器來初始化。

了解了小腳丫數(shù)碼管的工作原理，在下個(gè)實(shí)驗(yàn)我們將進(jìn)行到有趣的時(shí)序邏輯。首先是如何控制時(shí)鐘分頻。