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一、设计实验目的

1． 了解数码管显示模块的工作原理。

2． 熟悉VHDL 硬件描述语言及自顶向下的设计思想。

3． 掌握利用FPGA设计6位数码管扫描显示驱动电路的方法。

二、实验设备

1. PC机

2.Cyclone IV FPGA开发板

三、扫描原理

下图所示为1位数码管，由a、b、c、d、e、f、g、dp共8个LED构成，通过点亮特定的LED即可显示相应的字符。

多位的数码管由多个1位数码管构成，如下图所示为4位数码管。为了简化接口电路，多位数码管的段码（a,b,c,d,e,f,g,dp）通常并联在一起，并增加另外的位选信号（如下图中DIG4,DIG3,DIG2,DIG1）来选择使能某一位数码管。位选信号以一定的频率循环使能每一位数码管，从而实现多位字符的显示。

四、设计任务

1. 编写VHDL程序，在开发板的数码管上显示自己学号的末6位数字。

2. (可选)在实现用数码管显示数字的基础上，结合实验一与实验二的内容修改程序，实现一个上升沿触发、异步清零的计数器。具体要求：

（1）在数码管上显示当前的计数值。

（2）触发计数器的时钟频率为1Hz（即计数值每1秒加1），该时钟通过分频得到。

（3）异步清零通过按钮实现。

五、设计要求

1．在Quartus中用VHDL语言编写程序，设计合适的分频器电路和6位数码管扫描驱动电路，仿真验证后，下载至开发板验证设计功能。

2．开发板上有6位共阳极数码管，即段码（a,b,c,d,e,f,g,dp）输入为0时对应的LED亮，输入为1时对应的LED灭。位选信号（上图中DIG，开发板原理图中SEL）为低有效。自行查看核心板及扩展板原理图来选择正确的引脚进行绑定。

六、解构

示例代码分享

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;entity ledtest is
port(clk : in std_logic;dig : out std_logic_vector(7 downto 0);ds : out std_logic_vector(5 downto 0));
end ledtest;architecture a of ledtest issignal cnt1 : integer range 0 to 31;signal cnt2 : std_logic_vector(9 downto 0);signal cnt1k : integer range 0 to 7;signal clk1m,clk1k : std_logic;begin--clk div by 50process(clk)beginif clk'event and clk='1' thenif cnt1<25 thencnt1 <= cnt1+1;elsecnt1 <= 0;clk1m <= not clk1m;end if;end if;end process;--clk div by 1024process(clk1m)beginif clk1m'event and clk1m='1' thencnt2 <= cnt2 + 1;end if;end process;clk1k <= cnt2(9);--ds scanprocess(clk1k)beginif clk1k'event and clk1k='1' thenif cnt1k<5 thencnt1k <= cnt1k + 1;elsecnt1k <= 0;end if;end if;end process;with cnt1k selectds<="111110" when 0,"111101" when 1,"111011" when 2,"110111" when 3,"101111" when 4,"011111" when 5,"111111" when others;with cnt1k select	dig<="10000010" when 0,"10010010" when 1,"10011001" when 2,"10110000" when 3,"10100100" when 4,"11111001" when 5,"11000000" when others;-- "dp g f e d c b a"	-- '0' --  "11000000"-- '1' --  "11111001"-- '2' --  "10100100"-- '3' --  "10011001"-- '4' --  "10011001"-- '5' --  "10010010"-- '6' --  "10000010"-- '7' --  "11111000"-- '8' --  "10000000"-- '9' --  "10010000"	end a;

按照笔者前文进行相应联合Modelsim仿真编译后，进行引脚分配

怎样仿真编译？？？

给你一个链接自己看：

基于Quartus Prime18.1的安装与FPGA的基础仿真（联合Modelsim）教程-CSDN博客

6.1 引脚分配

FPGA 的用户 I/O 通常很多，用户可以自行指定各个引脚的功能。但是当 FPGA 器件已焊在 PCB 板上时，需要根据这些引脚在 PCB 上与其它元器件和设备的连接来指定其用途，具体操作如下：

首先需要在任务窗口中双击 Analysis & Syntheis，完成综合。（也可以 Compile Design 编译整个工程。）

只有综合通过后，开发环境才能识别出整个设计的输入输出引脚， 如果不综合，打开下方的引脚分配窗口将看不到任何端口名(Node Name)

菜单 Assignments->Pin Planner（Ctrl+Shift+N），打开引脚分配窗口

注意：原先的引脚项是白色无设置的，如：

需要进行相应引脚的接入，本次实验共阳极，所以引脚如下：（在对应clk一行后Location双击选择对应的Pin引脚）

上方是对应的引脚图，编辑后变色

6.2 下载

PC 连接 USB 下载线，安装好驱动。(手动选择驱动文件位置，文件路径为 Quartus 安装路径下的 drivers 文件夹

（看好上方路径，双击打开quartus--＞drivers）下载编译驱动程序DPInst.exe

 点击下一步，会出现部分无法安装，不用担心，可以正常往下做，点击完成

开发板插好下载线（开发板上有 2 个下载接口，插到 JTAG 上）

插好电源，按下电源开关，开发板上电。（先插好下载线再上电，否则容易烧坏芯片）

双击 Tasks 栏里的 Program Device，一般会自动打开编译生成的 led.sof 文件（如果没有，则删除列表里的其它下载文件，打开 led.sof）勾选 Program/Configure，其它都不打勾

点击左上 Hardware Setup，选择 USB-Blaster[USB-0]，OK

确认下方显示将下载的器件为 EP4CE15F17，如果不是，点击 Auto Detect

确认全部都设置好以后，点击 Start。右上方进度条开始前进，直到提示程序下载完成 100%(Successful)，即可在开发板上通过按钮测试程序的效果

七、测试结果

 （更改数字即从下方代码逆序更改顺序显示）

任务完成