基于fpga做七段数码管扫描显示实验实验结果分析

基于FPGA做七段数码管扫描显示实验的结果分析如下：

1. 实验原理：

七段数码管扫描显示是指通过控制七段数码管的阳极和阴极，将要显示的数字以7段管的形式显示出来。FPGA通过对七段数码管的扫描及显示控制，实现数字的显示。

2. 实验步骤：

（1）在FPGA中设计七段数码管扫描显示电路；

（2）编写Verilog HDL代码，实现数码管扫描及其控制；

（3）将Verilog HDL代码综合成网表文件；

（4）将网表文件下载到FPGA芯片中；

（5）连接七段数码管，进行测试。

3. 实验结果：

实验结果表明，基于FPGA的七段数码管扫描显示电路能够正常工作，数字能够以7段管的形式显示出来，且显示效果良好。

4. 结论：

基于FPGA的七段数码管扫描显示实验成功，实现了数字的扫描及显示功能，为后续数字电路设计奠定了基础。

相关问题

FPGA数码管显示实验

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#### 实验概述
数码管显示日期的FPGA实现涉及多个方面，包括硬件连接、软件编程以及调试验证。该实验旨在通过实际操作加深对FPGA开发流程的理解，并掌握7段数码管的工作机制及其驱动方法[^1]。

#### 系统架构分析
为了完成这一目标，在系统层面需要考虑以下几个部分：

- **时钟管理**：由于大多数FPGA板卡提供的是高速时钟源（如50MHz），而数码管刷新率通常较低，因此需引入分频电路来降低工作频率至适合范围内的值[^3]。

- **控制逻辑构建**：这涉及到如何选择当前要激活哪一位数码管（即位选）以及决定每一位上应该呈现什么字符图案（即段选）。这部分可以通过状态机或者其他组合逻辑结构实现。

- **数据处理单元**：负责准备待显示的信息并将其转换成能够被数码管识别的形式。对于本案例来说，则是要把时间戳映射到具体的日历格式上去[^2]。

#### 关键模块解析

##### 顶层模块
作为整个项目的入口点，它主要承担着各子组件之间的互联职责。这里会定义好对外接口参数，并调用其他功能块共同协作完成最终的任务需求。

module top_module(
    input wire sys_clk,
    input wire sys_rst_n,
    output reg [6:0] point, // 小数点指示灯
    output reg [19:0] data, // 显示的数据
    output reg sign       // 符号标志
);
//...省略具体实现...
endmodule

##### 分频模块
用于生成适用于数码管扫描速率的新时钟脉冲序列。考虑到人眼视觉暂留效应的影响，一般建议保持在每秒几十次更新即可满足良好观感的要求。

module clk_divider (
    input wire clk_in,     // 输入高频时钟
    input wire rst_n,      // 复位信号
    output reg clk_out    // 输出低频时钟
);

parameter DIVIDE_RATIO = 50_000; // 假设原始时钟为50Mhz，除以这个比例得到约1KHz的输出频率

always @(posedge clk_in or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n)
        clk_out <= 0;
    else if (counter >= DIVIDE_RATIO - 1)
        clk_out <= ~clk_out;
end

reg [$clog2(DIVIDE_RATIO):0] counter;

always @(posedge clk_in or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n)
        counter <= 0;
    else if (counter < DIVIDE_RATIO - 1)
        counter <= counter + 1'b1;
    else
        counter <= 0;
end

endmodule

##### 动态显示控制器
此部分决定了何时切换不同位置上的LED点亮情况，从而形成连续滚动的效果。同时也要计算出对应于特定数值所需的编码模式。

module dynamic_display_controller(
    input wire scan_clk,   // 扫描时钟
    input wire [3:0] digit_data[0:3], // 待显示四位十进制数字数组
    output reg [6:0] segment_code,// 段选线输出
    output reg [3:0] position_select // 位选线输出
);

integer i;
wire [3:0] current_digit;

assign current_digit = digit_data[i];

always @(posedge scan_clk) begin
    case(i)
        4'd0 : position_select <= 4'b1110;
        4'd1 : position_select <= 4'b1101;
        4'd2 : position_select <= 4'b1011;
        4'd3 : position_select <= 4'b0111;
    endcase
    
    {segment_code} = decode(current_digit); // 调用函数将BCD转七段码
end

function automatic [6:0] decode(input [3:0] bcd);
    // ...此处应填写完整的解码表...
endfunction

initial i=0;
always @(posedge scan_clk) begin
    i=(i==3)?0:i+1;
end

endmodule

#### 测试与验证
编写相应的测试平台来进行仿真是非常重要的环节之一。可以利用ModelSim等工具创建激励文件，模拟各种可能遇到的情况，确保设计方案能够在预期条件下正常运作。