Lattice MXO2: 2位7段數碼管顯示

本實(shí)驗將會(huì )讓你熟悉小腳丫上最后一種有意思的外設七段數碼管。

數碼管是工程設計中使用很廣的一種顯示輸出器件。一個(gè)7段數碼管（如果包括右下的小點(diǎn)可以認為是8段）分別由a、b、c、d、e、f、g位段和表示小數點(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)現數字顯示。通常數碼管分為共陽(yáng)極數碼管和共陰極數碼管，結構如下圖所示：

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

數碼管所有的信號都連接到FPGA的管腳，作為輸出信號控制。FPGA只要輸出這些信號就能夠控制數碼管的那一段LED亮或者滅。這樣我們可以通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)控制FPGA的輸出，和3. 3-8譯碼器實(shí)驗一樣，通過(guò)組合邏輯的輸出來(lái)控制數碼管顯示數字，下面是數碼管顯示的表格

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

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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;						//數碼管需要顯示0~9十個(gè)數字，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)數碼管
	output [8:0] seg_led_1;						//在小腳丫上控制一個(gè)數碼管需要9個(gè)信號 
	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)數碼管的控制信號  
	MSB~LSB=DIG、DP、G、F、E、D、C、B、A         
	reg [8:0] seg [9:0];                                            
	//定義了一個(gè)reg型的數組變量，相當于一個(gè)10*9的存儲器，存儲器一共有10個(gè)數，每個(gè)數有9位寬         
	
	initial            
	                                             
	//在過(guò)程塊中只能給reg型變量賦值，Verilog中有兩種過(guò)程塊always和initial
                                                                        //initial和always不同，其中語(yǔ)句只執行一次
	    begin
              seg[0] = 9'h3f;                                           
              //對存儲器中第一個(gè)數賦值9'b00_0011_1111,相當于共陰極接地，DP點(diǎn)變低不亮，7段顯示數字  0
	      seg[1] = 9'h06;                                           //7段顯示數字  1
	      seg[2] = 9'h5b;                                           //7段顯示數字  2
	      seg[3] = 9'h4f;                                           //7段顯示數字  3
	      seg[4] = 9'h66;                                           //7段顯示數字  4
	      seg[5] = 9'h6d;                                           //7段顯示數字  5
	      seg[6] = 9'h7d;                                           //7段顯示數字  6
	      seg[7] = 9'h07;                                           //7段顯示數字  7
	      seg[8] = 9'h7f;                                           //7段顯示數字  8
	      seg[9] = 9'h6f;                                           //7段顯示數字  9
            end         
        assign seg_led_1 = seg[seg_data_1];                         
            //連續賦值，這樣輸入不同四位數，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(kāi)關(guān)，可以用來(lái)作為輸入信號分別控制數碼管的輸出。按照下面表格定義輸入輸出信號

配置好以后編譯下載程序。這樣可以通過(guò)按鍵或者開(kāi)關(guān)來(lái)控制相應的數碼管顯示數字。如果你想顯示16進(jìn)制的AbCDeF在數碼管，可以試試修改程序。這時(shí)候一定要定義一個(gè)16*9的存儲器來(lái)初始化。

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