如何按照实验指导书的要求,使四个数码管同时亮并分别显示不同的数字,尽管实际上只能控制一个数码管的引脚?
时间: 2024-10-25 07:14:50 浏览: 54
《单片机原理及应用》实验指导书.doc
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要在本实验中使用Verilog设计一个电路,让开发板上的四个数码管分别显示不同的数字,可以通过时间分片技术实现多任务效果,即使实际只能控制一个数码管的引脚。具体步骤如下:
### 实验设计思路
1. **定义模块**:创建一个顶层模块,该模块接收四位控制输入,并输出给四个数码管的段码和使能信号。
2. **时序控制器**:添加一个时钟信号作为输入,用于控制每个数码管的显示切换。
3. **译码器**:使用CASE语句实现16进制数到七段数码管显示的转换。
4. **多路复用**:通过时序逻辑,在不同时间段内选择不同的数码管进行显示,从而达到同时显示的效果。
### 具体实现
#### 模块定义
```verilog
module top_module(
input [3:0] A, // 四位控制输入
input clk, // 时钟信号
output [7:0] LED7S, // 数码管段码输出
output [3:0] dig // 数码管使能信号
);
```
#### 时序控制器
```verilog
reg [1:0] current_digit;
reg [3:0] display_data;
// 时钟分频器
reg [23:0] counter;
always @(posedge clk) begin
if (counter == 25_000_000 - 1) begin
counter <= 0;
current_digit <= current_digit + 1;
end else begin
counter <= counter + 1;
end
end
```
#### 多路复用
```verilog
always @(current_digit, A) begin
case (current_digit)
2'b00: display_data = A[3:0]; // 第一个数码管显示A[3:0]
2'b01: display_data = A[7:4]; // 第二个数码管显示A[7:4]
2'b10: display_data = A[11:8]; // 第三个数码管显示A[11:8]
2'b11: display_data = A[15:12]; // 第四个数码管显示A[15:12]
endcase
end
```
#### 译码器
```verilog
always @(display_data) begin
case (display_data)
4'h0: LED7S = 8'hc0; // 显示"0"
4'h1: LED7S = 8'hf9; // 显示"1"
4'h2: LED7S = 8'ha4; // 显示"2"
4'h3: LED7S = 8'hb0; // 显示"3"
4'h4: LED7S = 8'hc9; // 显示"4"
4'h5: LED7S = 8'h92; // 显示"5"
4'h6: LED7S = 8'h82; // 显示"6"
4'h7: LED7S = 8'hf8; // 显示"7"
4'h8: LED7S = 8'h80; // 显示"8"
4'h9: LED7S = 8'h90; // 显示"9"
4'ha: LED7S = 8'h88; // 显示"A"
4'hb: LED7S = 8'h83; // 显示"B"
4'hc: LED7S = 8'hc6; // 显示"C"
4'hd: LED7S = 8'a1; // 显示"D"
4'he: LED7S = 8'x86; // 显示"E"
4'hf: LED7S = 8'x8e; // 显示"F"
default: LED7S = 8'hff; // 默认全灭
endcase
end
```
#### 使能信号
```verilog
always @(current_digit) begin
case (current_digit)
2'b00: dig = 4'b1110; // 使能第一个数码管
2'b01: dig = 4'b1101; // 使能第二个数码管
2'b10: dig = 4'b1011; // 使能第三个数码管
2'b11: dig = 4'b0111; // 使能第四个数码管
endcase
end
```
### 引脚锁定
根据原理图,将顶层模块的输出引脚锁定到相应的物理引脚。例如:
```verilog
set_location_assignment PIN_1 -to LED7S[0]
set_location_assignment PIN_2 -to LED7S[1]
...
set_location_assignment PIN_8 -to LED7S[7]
set_location_assignment PIN_9 -to dig[0]
set_location_assignment PIN_10 -to dig[1]
set_location_assignment PIN_11 -to dig[2]
set_location_assignment PIN_12 -to dig[3]
```
### 实验结果
完成上述设计后,编译、下载到FPGA开发板上,观察四个数码管是否按预期显示不同的数字。
### 注意事项
- 确保时钟频率合适,以避免人眼可见的闪烁现象。
- 检查引脚配置是否正确,避免硬件损坏。
- 使用仿真工具验证设计的正确性。
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