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  • 【黑金教程笔记之008】【建模篇】【Lab 07 数码管电路驱动】—笔记

    实验七的目的是设计实现最大为99数字在2个数码管上。采用同步动态扫描。即行信号和列信号同步扫描。这里数码管是共阳极的。选择端口也是共阳极的。

    模块：

     1 /*************************************
 2 module name: number_mod_module.v
 3 function: generate ten-bit and one-bit 
 4           number.
 5             
 6 by yf.x
 7 2014-11-11            
 8 
 9 *************************************/
10 
11 module number_mod_module(
12 CLK,
13 RST_n,
14 Number_data,
15 Ten_data,
16 One_data
17 );
18 
19 input CLK;
20 input RST_n;
21 input [7:0] Number_data;
22 output [3:0] Ten_data;
23 output [3:0] One_data;
24 
25 /********************************/
26 
27 reg [31:0]rTen;
28 reg [31:0]rOne;
29 
30 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
31 if(!RST_n)
32   begin
33     rTen<=32'd0;
34      rOne<=32'd0;
35   end
36 else
37   begin
38     rTen<=Number_data/10;
39     rOne<=Number_data%10;
40   end
41 
42 /***********************************/
43 
44 assign Ten_data=rTen[3:0];
45 assign One_data=rOne[3:0];
46 
47 /***********************************/
48 
49 endmodule
50   
     1 /**********************************************
 2 module name:digital_tube_encode_module.v
 3 function: encode
 4 
 5 by yf.x
 6 2014-11-11
 7 
 8 **********************************************/
 9 
10 module digital_tube_encode_module(
11 CLK,
12 RST_n,
13 Ten_data,
14 One_data,
15 Ten_dig_tube_data,
16 One_dig_tube_data
17 );
18 
19 input CLK;
20 input RST_n;
21 input [3:0]Ten_data;
22 input [3:0]One_data;
23 output [7:0]Ten_dig_tube_data;
24 output [7:0]One_dig_tube_data;
25 
26 /****************************************/
27 //common anode digital tube 
28 parameter _0=8'b1100_0000,
29           _1=8'b1111_1001,
30              _2=8'b1010_0100,
31              _3=8'b1011_0000,
32              _4=8'b1001_1001,
33              _5=8'b1001_0010,
34              _6=8'b1000_0010,
35              _7=8'b1111_1000,
36              _8=8'b1000_0000,
37              _9=8'b1001_0000;
38              
39 /*******************************************/
40 
41 reg [7:0]rTen_dig_tube_data;
42 
43 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
44 if(!RST_n)
45 begin
46   rTen_dig_tube_data<=8'b1111_1111;
47 end
48 else
49   case(Ten_data)
50     4'd0:rTen_dig_tube_data<=_0; 
51      4'd1:rTen_dig_tube_data<=_1; 
52      4'd2:rTen_dig_tube_data<=_2;
53     4'd3:rTen_dig_tube_data<=_3; 
54      4'd4:rTen_dig_tube_data<=_4; 
55      4'd5:rTen_dig_tube_data<=_5;
56     4'd6:rTen_dig_tube_data<=_6; 
57      4'd7:rTen_dig_tube_data<=_7; 
58      4'd8:rTen_dig_tube_data<=_8;     
59      4'd9:rTen_dig_tube_data<=_9;
60   endcase
61 
62 /**************************************/
63 
64 reg [7:0]rOne_dig_tube_data;
65 
66 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
67 if(!RST_n)
68 begin
69   rOne_dig_tube_data<=8'b1111_1111;
70 end
71 else
72   case(One_data)
73     4'd0:rOne_dig_tube_data<=_0; 
74      4'd1:rOne_dig_tube_data<=_1; 
75      4'd2:rOne_dig_tube_data<=_2;
76     4'd3:rOne_dig_tube_data<=_3; 
77      4'd4:rOne_dig_tube_data<=_4; 
78      4'd5:rOne_dig_tube_data<=_5;
79     4'd6:rOne_dig_tube_data<=_6; 
80      4'd7:rOne_dig_tube_data<=_7; 
81      4'd8:rOne_dig_tube_data<=_8;     
82      4'd9:rOne_dig_tube_data<=_9;
83   endcase
84   
85 /********************************************/
86 
87 assign Ten_dig_tube_data=rTen_dig_tube_data;
88 assign One_dig_tube_data=rOne_dig_tube_data;
89 
90 /********************************************/
91 
92 endmodule
93 
94   
95   
96   
     1 /*****************************************
 2 module name: column_scan_module.v
 3 function: choose which digital tube enable.
 4 
 5 by yf.x
 6 2014-11-11
 7 
 8 *****************************************/
 9 
10 module column_scan_module(
11 CLK,
12 RST_n,
13 Column_scan_sig
14 );
15 
16 input CLK;
17 input RST_n;
18 output [1:0]Column_scan_sig;
19 
20 /****************************************/
21 //50M*0.01-1=499_999
22 parameter T10ms=19'd499_999;
23 
24 /****************************************/
25 
26 reg [18:0]count1;
27 
28 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
29 if(!RST_n)
30   count1<=19'd0;
31 else if(count1==T10ms)
32   count1<=19'd0;
33 else 
34   count1<=count1+1'b1;
35 
36 /****************************************/
37 
38 reg [1:0] t;
39 
40 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
41 if(!RST_n)
42   t<=2'd0;
43 else if(t==2'd2)
44   t<=2'd0;
45 else if(count1==T10ms)
46   t<=t+1'b1;
47 
48 /******************************************/
49 
50 reg [1:0] rColumn_scan;
51 
52 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
53 if(!RST_n)
54   rColumn_scan<=2'b10;
55 else if(count1==T10ms)
56   case(t)
57     2'd0:rColumn_scan<=2'b10;
58     2'd1:rColumn_scan<=2'b01;
59   endcase
60 
61 /*******************************************/
62 
63 assign Column_scan_sig=rColumn_scan;
64 
65 /*******************************************/
66 
67 endmodule
68   
     1 /*****************************************
 2 module name: row_scan_module.v
 3 function: choose which number enable.
 4 
 5 by yf.x
 6 2014-11-11
 7 
 8 *****************************************/
 9 
10 module row_scan_module(
11 CLK,
12 RST_n,
13 Ten_dig_tube_data,
14 One_dig_tube_data,
15 Row_scan_sig
16 );
17 
18 input CLK;
19 input RST_n;
20 input [7:0]Ten_dig_tube_data;
21 input [7:0]One_dig_tube_data;
22 output [7:0]Row_scan_sig;
23 
24 /****************************************/
25 //50M*0.01-1=499_999
26 parameter T10ms=19'd499_999;
27 
28 /****************************************/
29 
30 reg [18:0]count1;
31 
32 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
33 if(!RST_n)
34   count1<=19'd0;
35 else if(count1==T10ms)
36   count1<=19'd0;
37 else 
38   count1<=count1+1'b1;
39 
40 /****************************************/
41 
42 reg [1:0] t;
43 
44 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
45 if(!RST_n)
46   t<=2'd0;
47 else if(t==2'd2)
48   t<=2'd0;
49 else if(count1==T10ms)
50   t<=t+1'b1;
51 
52 /******************************************/
53 
54 reg [7:0] rRow_scan;
55 
56 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
57 if(!RST_n)
58   rRow_scan<=8'd0;
59 else if(count1==T10ms)
60   case(t)
61     2'd0:rRow_scan<=Ten_dig_tube_data;
62     2'd1:rRow_scan<=One_dig_tube_data;
63   endcase
64 
65 /*******************************************/
66 
67 assign Row_scan_sig=rRow_scan;
68 
69 /*******************************************/
70 
71 endmodule
72   
     1 /*************************************************
 2 module name:dig_tube_scan_module.v
 3 function: choose tube and number
 4 
 5 by yf.x
 6 2014-11-11
 7 
 8 *************************************************/
 9 
10 module dig_tube_scan_module(
11 CLK,
12 RST_n,
13 Ten_dig_tube_data,
14 One_dig_tube_data,
15 Column_scan_sig,
16 Row_scan_sig
17 );
18 
19 input CLK;
20 input RST_n;
21 input [7:0]Ten_dig_tube_data;
22 input [7:0]One_dig_tube_data;
23 output [1:0]Column_scan_sig;
24 output [7:0]Row_scan_sig;
25 
26 /*****************************************/
27 
28 column_scan_module u0(
29 .CLK(CLK),
30 .RST_n(RST_n),
31 .Column_scan_sig(Column_scan_sig)
32 );
33 
34 row_scan_module u1(
35 .CLK(CLK),
36 .RST_n(RST_n),
37 .Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
38 .One_dig_tube_data(One_dig_tube_data),
39 .Row_scan_sig(Row_scan_sig)
40 );
41 
42 /*******************************************/
43 
44 endmodule
      1 /***************************************
  2 module name: lab07_top.v
  3 function: dirver digital tube show number
  4 pin assignments(for DE2-115):
  5 ----------------------------------
  6 CLK-----------------------CLOCK_50
  7 RST_n---------------------KEY[0]
  8 HEX1-0-----------HEX1-0
  9 ----------------------------------
 10 
 11 by yf.x
 12 2014-11-11
 13 
 14 ***************************************/
 15 module lab07_top(
 16 CLK,
 17 RST_n,
 18 HEX1,
 19 HEX0
 20 );
 21 
 22 input CLK;
 23 input RST_n;
 24 output [6:0]HEX1;
 25 output [6:0]HEX0;
 26 
 27 wire [7:0]Number_data;
 28 wire [7:0]Row_scan_sig;
 29 wire [1:0]Column_scan_sig;
 30 reg [6:0] rHEX1;
 31 reg [6:0] rHEX0;
 32 
 33 /**************************************/
 34 
 35 wire [3:0]Ten_data;
 36 wire [3:0]One_data;
 37 
 38 number_mod_module u0( 
 39 .CLK(CLK),
 40 .RST_n(RST_n),
 41 .Number_data(Number_data),
 42 .Ten_data(Ten_data),
 43 .One_data(One_data)
 44 );
 45 
 46 /***************************************/
 47 
 48 wire [7:0]Ten_dig_tube_data;
 49 wire [7:0]One_dig_tube_data;
 50 
 51 digital_tube_encode_module u1( 
 52 .CLK(CLK),
 53 .RST_n(RST_n),
 54 .Ten_data(Ten_data),
 55 .One_data(One_data),
 56 .Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
 57 .One_dig_tube_data(One_dig_tube_data)
 58 );
 59 
 60 /***************************************/
 61 
 62 dig_tube_scan_module u2(
 63 .CLK(CLK),
 64 .RST_n(RST_n),
 65 .Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
 66 .One_dig_tube_data(One_dig_tube_data),
 67 .Column_scan_sig(Column_scan_sig),
 68 .Row_scan_sig(Row_scan_sig)
 69 );
 70 
 71 /*******************************************/
 72 
 73 count100 u3(
 74 .CLK(CLK),
 75 .RST_n(RST_n),
 76 .Count_out(Number_data)
 77 );
 78 
 79 /*******************************************/
 80 
 81 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
 82 if(!RST_n)
 83   begin
 84     rHEX1<=7'b111_1111;
 85      rHEX0<=7'b111_1111;
 86   end
 87 else
 88   case(Column_scan_sig)  
 89     2'b10:rHEX1<=Row_scan_sig;
 90      2'b01:rHEX0<=Row_scan_sig;
 91   endcase
 92  
 93 /*******************************************/
 94 
 95 assign HEX1=rHEX1;
 96 assign HEX0=rHEX0;
 97 
 98 /*******************************************/
 99 
100 
101 
102 endmodule
     1 /**********************************************************************
 2 module name: count100.v
 3 function:count from 0 to 99, add 1 at each 100ms.
 4 
 5 by yf.x
 6 2014-11-12
 7 
 8 **********************************************************************/
 9 
10 module count100(
11 CLK,
12 RST_n,
13 Count_out
14 );
15 
16 input CLK;
17 input RST_n;
18 output [8:0]Count_out;
19 
20 /****************************************/
21 //50M*0.1-1=4_999_999
22 parameter T100ms=26'd4_999_999;
23 
24 /****************************************/
25 
26 reg [25:0]count1;
27 
28 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
29 if(!RST_n)
30   count1<=26'd0;
31 else if(count1==T100ms)
32   count1<=26'd0;
33 else 
34   count1<=count1+1'b1;
35 
36 /****************************************/
37 
38 reg [7:0] Number_data;
39 
40 always @(posedge CLK or negedge RST_n)
41 if(!RST_n)
42   Number_data<=8'd0;
43 else if(Number_data==8'd100)
44   Number_data<=8'd0;
45 else if(count1==T100ms)
46   Number_data<=Number_data+1'b1; 
47  
48 /****************************************/
49 
50 assign Count_out=Number_data;
51 
52 /****************************************/ 
53   
54 endmodule
55

    模块说明：

    （1）       取位模块，RTL视图如下

     

    （2）       加码模块，简单的译码，没啥好说的。参数的应用，更直观些。

    （3）       扫描模块，整个设计较难之处，数码管在那里，数字也在那里，在某一时刻准确的选择数码管和数字这两种不同的东东就需要扫描2次，所谓行扫描，列扫描，不过是文字上的名称罢了，设计的思想就是同一时刻，不同东东要匹配起来，有几种东东，就扫描几次。所以名称完全可以自己随便创造。

     

    Qestion:

    （1）       行扫描信号和列扫描信号的作用？

    列扫描信号用来选择当前用哪个数码管来显示，每个数码管保持10ms；行扫描信号用来决定显示什么（十位上的数字还是个位上的数字），也是10ms的间隔。这样，两个数码管就可以准确对应，交替显示。

    （2）       三个模块的功能：十位取码模块是把一个数的个位和十位上的数字分别取出来；SMG加码模块是把4-bit的数字译码成数码管上要显示的数字码；扫描模块决定哪个数码管显示和显示什么。

    （3）       数字取位模块里声明32位的寄存器是因为在9.0之后的版本Quartus II里除法器和求余器默认是32位输出。经过编译后，会自动优化最适合的位宽。

    （4）       部分代码说明：核心模块如上述框图显示，取位，译码，扫描。但要使整个设计落地到DE2-115上，这块神板的数码管好像是没有使用扫描的引脚，即不能直接像大多数数码管设计里扫描显示。它那样设计的原因可能是要更直接更傻瓜化吧：），所以在代码的顶层模块里，“画蛇添足”的用一个case选择哪个数码管显示，有点破坏低级建模，模块功能单一，搭积木的感觉。先这样凑合吧。另外，要显示的数字本身，用DE2-115上的拨动开关组合可以，更简单的就是用计数器直接生成，所以，干脆写了一个每隔100ms增1的100进制的计数器（其实是模101，不用那么较真）。
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