数电学号显示
(1)设计任务:
(1)系统功能 具体功能要求如下: 1)可通过启动/暂停功能按键控制显示器在启动显示或暂停显示两种状态下切换。 2)系统启动显示时,学号显示分两种方式进行,两种显示方式在出现时间上需同步。 具体方式如下: 1 位显示: 学号通过FPGA实验板上的1个数码管显示,8位学号依次在此数码管上显示。每一位 以1S为时间间隔,如学号为20211099,则在此位数码管上以1S为周期依次显示2、0、2、 1、1、0、9、9,然后再重新进入下一个轮次。 4 位显示: 学号显示通过FPGA实验板上的4个数码管显示,8位学号分两批依次显示,每一位以 1S 为时间间隔,依次从左往右开始显示,显示数字后保持在数码管上。如学号为20211099, 则第一次从左往右依次显示 2、0、2、1,第二次再在对应位置上刷新前面的数字依次显示 1、0、9、9,8位学号全部显示完全后重新开始进入下一轮次。 3)系统暂停显示时,系统停止刷新显示,显示保持在上一时刻,当恢复为启动显示状 态时继续刷新显示。
图1.1-学号显示器原理框图
- 整体系统设计思路及原理,与系统方案比较:
分频器:
图2.1-分频器
用7个7490级联构成107分频器,可将10MH时钟信号分频为1Hz时钟信号.
8位循环控制系统:
图2.2-74193计数器
这里使用74193计数器,通过异步清零实现模8计数.
启动/暂停控制:
图2.3-双D触发器控制模块
图2.4-KEY按键产生脉冲信号
可看到按键产生了脉冲信号,所以使用边沿触发器,这里选择D触发器,通过上升沿触发后翻转电平,实现对时钟信号的控制和暂停.
学号编码:
图2.5-计数器编码
图2.6-计数器输出于译码器编码的真值表
通过真值表写出对应表达式,化简后连到译码器上即可.
显示系统:
图2.7-7447译码器
要想要数码管显示对应数字,必须连接译码器,这里选择7447译码器.
锁存器:
图2.8-7475锁存器
通过使能信号控制锁存器维持状态和触发.
总的来说,1位显示的设计思路就是设计一个模8计数器,与8位学号一一对应,然后把对应每位学号的计数器输出状态编码成此学号的译码器输入,此时模8计数器不断循环,而学号也不断循环输出.
对于4位显示而言,学号有8位,每个数码管只在两个数字之间切换,这里选择锁存器控制译码器,通过计数器的输出编码成对应信号给锁存器,让锁存器在特定数字时切换,其他时间保持.
- 方案比较:
对于控制暂停模块其实可选择不同触发器,但原理都是一样的.
对于8位循环控制,这里有好几种设计方案,比如用模8计数器,或者用触发器实现8位循环.
学号编码这里还可以选择数据选择器实现
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