四位数码管3641AS的FPGA实现-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了四位数码管3641AS的FPGA实现。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、数码管介绍

fpga四位数码管显示,FPGA,fpga开发

四位数码管3641AS为一款共阴极的四位八段数码管，其具体的每一段为单个二极管，可通过压降实现点亮，通过控制单位多段二极管的点亮实现数字或字母等字符。

共阴极：八段发光二极管的阴极端连接在一起，阳极端分开控制，使用时候公共端接地，要使哪个发光二极管亮，则对应的阳极端接高电平；
共阳极：八段发光二极管的阳极端连接在一起，阴极端分开控制，使用时候公共端接电源，要使哪个发光二极管亮，则对应的阴极端接低地。

此处为共阴极，其具体原理图如下：

fpga四位数码管显示,FPGA,fpga开发

如图所示：A—DP为输入端，全部在二极管的正极，二极管的负极共同接地。只有当A—DP输入为高电平的时候，二极管才导通，然后对应的段发亮。

二、实验功能

点亮后两位数码管，通过按键实现数据的自加，即按下一次按键，数码管显示的数据加一。

三、代码讲解

1、顶层top文件

`timescale 1ns / 1ps
module top_seg_key(
input       sys_clk,            //时钟信号
input       sys_rst_n,          //复位信号
input       key,                //按键信号
output wire [3:0]    sel,       //输出四位位选
output wire [7:0]    seg_data   //输出八位段选
);

key key_inst(                   //按键模块
    .sys_clk       (sys_clk),
    .sys_rst_n     (sys_rst_n),
    .key           (key),
    .key_flag      (key_flag)
    );

seg seg_inst(                    //数码管显示模块
    .sys_clk        (sys_clk),
    .sys_rst_n      (sys_rst_n),
    .key_flag       (key_flag),
    .sel            (sel),
    .seg_data       (seg_data)
    );

endmodule

此模块为顶层模块，例化了按键模块，数码管显示模块，输入了时钟信号，复位信号及按键信号，输出了四位位选信号及八位段选信号。

2、数码管显示模块

`timescale 1ns / 1ps

module seg(
input               sys_clk,
input               sys_rst_n,
input               key_flag,
output reg [3:0]    sel,
output reg [7:0]    seg_data
    );

parameter       cnt_1ms = 50_000; //1ms;
reg     [31:0]  cnt;
reg     cnt_flag;   //1ms标志
reg     [2:0]   cnt_sel;   //位选计数
reg        state = 0;

//--------------计数1ms------------------//
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    cnt <= 0;
else
begin
    if(cnt >= cnt_1ms - 1)
        cnt <= 0;
    else
        cnt <= cnt + 1;
end

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    cnt_flag <= 1'b0;
else 
begin
    if(cnt == cnt_1ms - 1)
        cnt_flag <= 1'b1;
    else
        cnt_flag <= 1'b0;
end

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)    //如想实现四位数码管显示，可改变state的值
if(!sys_rst_n)
    state <= 1'b0;
else
begin
    if(cnt_flag == 1)
        state <= ~state;
    else
        state <= state;
end
reg [15:0]  num;
reg [15:0]  cnt_s = 0;

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    cnt_s <= 0;
else 
begin
    if(key_flag == 1 && cnt_s == 19)
        cnt_s <= 0;
    else if(key_flag == 1)
        cnt_s <= cnt_s + 1;
    else
        cnt_s <= cnt_s;
    
end

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    sel <= 4'b1111;
else
begin
    case(state)                            //两个值实现两位数码管显示，四位可依此改变
        0:
            begin
                sel <= 4'b1110;
                num <= cnt_s % 10;
            end
        1:
            begin
                sel <= 4'b1101;
                num <= cnt_s /10 % 10;
            end
    default: sel <= 4'b1111;
    endcase
end

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    seg_data <= 8'b0000_0000;
else
begin
    case(num)
        0:seg_data <= 8'b0011_1111; //dp g f e d c b a
        1:seg_data <= 8'b0000_0110;
        2:seg_data <= 8'b0101_1011;
        3:seg_data <= 8'b0100_1111;
        4:seg_data <= 8'b0110_0110;
        5:seg_data <= 8'b0110_1101;
        6:seg_data <= 8'b0111_1101;
        7:seg_data <= 8'b0000_0111;
        8:seg_data <= 8'b0111_1111;
        9:seg_data <= 8'b0110_1111;
    default:seg_data <= 8'b0000_0000;
    endcase
end

endmodule

数码管显示模块，动态显示，通过一个1ms计数器进行位选，即每一位之间的位选间隔为1ms。此处数码管显示原理为视觉暂留效应及余晖效应。此外有数码管的静态显示为基础，不做更多原理赘述。

3、按键模块

`timescale 1ns / 1ps

module key(
input               sys_clk,
input               sys_rst_n,
input               key,
output  reg         key_flag            //按键标志信号
    );
parameter       cnt_10ms =  500_000;    //10ms
reg [31:0]  cnt = 0;

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    cnt <= 0;
else
begin
    if(key)
        cnt <= 0;
    else if(cnt >= cnt_10ms - 1)
        cnt <= cnt;
    else
        cnt <= cnt + 1;
end

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
    key_flag <= 1'b0;
else
begin
    if(cnt == cnt_10ms - 2)
        key_flag <= 1'b1;
    else
        key_flag <= 1'b0;
end
    
endmodule

按键模块的主要部分为按键消抖。由于机械按键的物理特性，按键被按下的过程中，存在一段时间的抖动，同时在释放按键的过程中也存在抖动，这就导致在识别的时候可能检测为多次的按键按下，而通常检测到一次按键输入信号的状态为低电平，就可以确认按键被按下了，所以我们在使用按键时往往需要消抖，以确保按键被按下一次只检测到一次低电平。此处通过计数10ms,输出正确的按键标志信号。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-743743.html

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