FPGA实战：数码管动态扫描技术解析

"本文介绍了如何使用FPGA进行数码管的动态扫描驱动开发，旨在实现6位7段数码管的显示，并通过4个独立按键输入数据进行验证。数码管动态扫描利用了人眼的视觉暂留效应，通过快速分时点亮各段，达到看似同时点亮的效果，避免闪烁。文中给出了3位7段数码管的等效电路图，解释了如何通过FPGA控制IO口来点亮或熄灭特定的LED段。" 深入学习FPGA之数码管动态扫描，主要针对的是在FPGA系统中如何有效地驱动数码管进行数据可视化展示。相比于单片机和ARM系统中的液晶屏，数码管由于其驱动简单和显示直观的优势，成为了FPGA的理想输出选择。实验目标设定为驱动6位7段数码管，采用BCD格式输入待显示数据，并利用4个独立按键作为交互输入，以测试驱动程序的正确性和按键消抖功能。 动态扫描技术是数码管显示的关键，它利用了人眼对于快速变化的视觉暂留现象。在每秒刷新1000次（即1KHz的刷新率）的情况下，数码管的每个段会在极短时间内交替点亮，由于这一速度远超人眼感知，所以给人的感觉是所有数码管都在同一时刻亮着，且无闪烁感。 在数码管的等效电路中，可以看到每个7段数码管由三组共24个LED组成，每组8个LED的阳极连接在一起并通过三极管与电源VCC相连。FPGA的IO口控制这些三极管的基极，当IO口输出低电平时，对应三极管导通，LED点亮。阴极部分，相同段号的LED负极连接在一起，由FPGA的其他IO口控制。通过控制不同IO口的高低电平，可以选择点亮或熄灭特定的LED段，从而实现数字的显示。 例如，若要依次显示三个不同的组合：第一个组合点亮最左边一组的led0、led5、led7，第二个组合点亮中间一组的led1、led2、led3，第三个组合点亮最右边一组的led2、led4，FPGA需按照预定顺序输出相应的控制信号，确保在规定时间内完成所有操作，保持视觉上的连续性。 数码管驱动的设计涉及到FPGA的时序控制和逻辑设计，通常需要编写Verilog或VHDL代码来实现。在实际项目中，还需要考虑电源管理、抗干扰措施以及系统级的同步问题。通过这样的实验，读者可以深入理解FPGA硬件编程的原理，提升数字逻辑设计能力，为后续的FPGA应用开发打下坚实基础。