十六进制七段数码显示译码器

十六进制七段数码显示译码器

一、实验目的：学习7段数码显示器的Verilog硬件设计。

二、实验原理：7段数码显示器是纯组合电路。通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能做十进制BCD码译码器（其真值表如图（1）所示），然而数字系统中的数据处理和运算都是二进制的，所以输出表达式都是十六进制的，为了满足十六进制的译码显示，最方便的方法就是利用Verilog译码程序在FPGA/CPLD中来实现。所以首先要设计一段程序。设输入的4位码为A[3:0]，输出控制7段共阴数码管（如图（2）所示）的7位数据为LED7S[6:0]。输出信号LED7S 的7位接共阴数码管的7个段，高位在左，低位在右。例如当LED7S 输出为“1101101”时，数码管7个段g、f、e、d、c、b、a分别接1、1、0、1、1、0、1；接有高电平的段发亮，于是数码管显示“5”。这里没有考虑表示小数点的发光管，如果要考虑，需要增加段h，然后将LED7S改为8位输出。

图（1）7段译码器真值表

0100 1100110 4 1100 0111001 C 0101 1101101 5 1101 1011110 D 0110 1111101 6 1110 1111001 E 0111 0000111 7 1111 1110001 F

图（2）7段共阴数码管

三、实验任务：将设计好的Verilog译码器程序在Quartus II上进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形图（注意仿真波形输入激励信号的设置）。提示：设定仿真激励信号是用输入总线的方式给出输入信号的仿真数据。

四、实验步骤：

（一）、建立工作库文件和编辑设计文文件

任何一项设计都是一项Project（工程），而把一个工程下的所有文件放在一个文件夹内是一个非常好的习惯，以便于我们整理，利用和提取不同工程下的文件，而此文件夹将被EDA软件默认为Work Library（工作库），所以第一步先根据自己的习惯，建立个新的文件夹。

（1）新建文件夹：我的习惯在D盘建立并保存工程，我将文件夹取名Test，

（2）输入源程序：打开Quartus II，选择菜单File-->New-->Design Files-->VerilogHDL File-->OK(如图1所示)

代码如下：

module DECL7S(A,LED7S);

input[3:0] A;

output[6:0] LED7S;

reg[6:0] LED7S;

always@(A )

case(A)

4'b0000 :LED7S<=7'b0111111;

4'b0001 :LED7S<=7'b0000110;

4'b0010 :LED7S<=7'b1011011;

4'b0011 :LED7S<=7'b1001111;

4'b0100 :LED7S<=7'b1100110;

4'b0101 :LED7S<=7'b1101101;

4'b0110 :LED7S<=7'b1111101;

4'b0111 :LED7S<=7'b0000111;

4'b1000 :LED7S<=7'b1111111;

4'b1001 :LED7S<=7'b1101111;

4'b1010 :LED7S<=7'b1110111;

4'b1011 :LED7S<=7'b1111100;

4'b1100 :LED7S<=7'b0111001;

4'b1101 :LED7S<=7'b1011110;

4'b1110 :LED7S<=7'b1111001;

4'b1111 :LED7S<=7'b1110001;

default :LED7S<=7'b0111111;

endcase

endmodule

（3）保存文件：完成一步就保存一步是一个好习惯，这样即使出现意外情况，也不至于以前的努力付诸东流。选择File-->Save as,选择保存路径，即刚才新建的文件夹Test,文件名应与实体名保持一致，即DECL7S，点击保存后会跳出“Do you want to create a new project with this file”选择“是”，则进入如下界面

点击Next，进入“工程设置”对话框，如图所示

第一行表示工程所在的文件夹，第二行为工程名，可以与顶层文件的实体名保持一致，也可以另取别的名字，第三行为当前工程顶层文件的实体名。

点击next，进入ADD FILE对话框，如图所示，单击Add All 按钮，将工程相关的所有VHDL文件加进工程，也可以单击“Add...”选择

性加入，按此步骤建立工程，工程已经自动将所有文件加进去了，可以直接点击next，当先直接建立工程时，需要自己添加

（4）选择目标芯片：我们选用的是CycloneIII系列的EP3C55F484C8，在Family栏选择芯片系列——CycloneIII，在窗口右边的三个下拉列表框选择过滤条件，分别选择Package为FBGA、Pin count为484和Speed grade为8，点击Next，如图所示

（5）工具设置：进入EDA工具设置窗口，有三个选项，分别是选择输入的HDL类型和综合工具、选择仿真工具、选择时序分析工具，这是除Quartus II自含的所有设计工具以外的外加的工具，如果不作选择的，表示仅选择Quartus II自含的所有设计工具，本次不需要其他的设计工具，可以直接点击Next

（6）结束设置：进入“工程设置统计”窗口，列出了与此工程相关的设置情况，设置完成，点击Finish

（二）、编译

配置好后就可以进行编译了，点击Processing Start Compilation命令启动全程编译

编译成功后的界面如图所示

（三）时序仿真

（1）打开波形编辑器：File-->New-->Verification/Debugging Files-->Vector Waveform-->OK,即出现空白的波形编辑器，如图所示