段数码显示译码器设计说明

附表1：
大学学生实验报告
开课学院及实验室：物理与电子工程学院-电子楼317室2016年 4 月 28 日
学院物电年级、专
业、班
Jason.P 学号
实验课程名称EDA技术实验成绩
实验项目名称7段数码显示译码器设计指导教师
一、实验目的：
学习7段数码显示译码器设计；学习VerilogHDL的多层次设计方法。

二、实验容：
1、实验原理:
7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利用译码程序在FPGA/CPLD中来实现。

2、实验步骤：
表4-1 7段译码器真值表图4-1 共阴数码管及其电路
（1）首先按7段译码器真值表，完成7段BCD码译码器的设计。

作为7段BCD码译码器，输出信号LED7S的7位分别接如图4-1数码管的7个段，高位在左，低位在右。

例如当LED7S输出为“1101101”时，数码管的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”。

（2）设计该译码器，在QuartusII上对其进行编辑、编译、综合、适配、仿真，给出其所有信号的时序仿真波形（提示：用输入总线的方式给出输入信号仿真数据）。

引脚锁定及硬件测试。

建议选实验电路模式6，用数码8显示译码输出，键8/7/6/5四位控制输入，硬件验证译码器的工作性能。

图4-2 7段译码器仿真波形
（3）将设计加入4位二进制计数器，经上面设计的16进制7段译码器显示。

图4-3计数器和译码器连接电路原理图
三、实验HDL描述：
计数器：module adder(CLK,RST,EN,LOAD,COUT,DOUT,DATA);
input CLK,EN,RST,LOAD;
input[3:0] DATA;
output[3:0] DOUT;
output COUT;
reg[3:0] Q1;
reg COUT;
assign DOUT = Q1;
always (posedge CLK or negedge RST) //CLK上升沿、RST下降沿触发
begin
if(!RST) Q1 <= 0; //RST为低电平时，Q1为0
else if(EN) begin //EN为高电平时，执行下步
if(!LOAD) Q1 <= DATA; //LOAD为低电平时Q1=DATA
else if(Q1<15) Q1 <=Q1+1; //Q1<15，计数加1
else Q1 <=4'b0000; end //Q1为其他值，计数置0
endmodule
四、仿真结果：
7段数码显示译码器仿真测试结果
A为输入的数，LED7S输出对应的译码结果（与7段译码器真值表一致）
计数器仿真测试结果
含异步清零和同步时钟使能的加法计数器，CLK为上升沿时，DOUT计数（EN=LOAD=RST=1）；EN为低电平时DOUT保持当前数值（LOAD=RST=1）；EN为高电平且CLK为上升沿时触发DOUT计数（LOAD=RST=1）。

LOAD为低电平且CLK为上升沿时，DOUT置为DATA值（EN=RST=1）。

RST为低电平时，DOUT置为0，与CLK是否为上升沿无关。

DOUT值计满15时COUT置1，DOUT为其他值时COUT为0。

组合电路（计数器+译码器）仿真测试结果
计数器和译码器连接的电路，led的译码输出和真值表相符合。

en为低电平且clock为上升沿时led保持，en为高电平且clock为上升沿时led显示的数字加一。

load为低电平且clock为上升沿时，led显示data的数值。

rst为低电平时，led显示数字0，与clock上升沿时间无关。

Led显示到数字15时cout为1，led显示其他数值时，cout为0。

五、引脚锁定：
六、硬件测试结果：
模式6：
en（键8控制）为低电平，保持显示数字3 计数满15（显示为F）LED-D8（cout）亮 rst（键7控制）为低电平，清零
七、实验心得:
通过本次实验，对QuartusII有了进一步的学习和认识，对Verilog也有了深入了解。

学会了7段数码显示译码器的Verilog硬件设计，学习了VHDL的CASE语句应用及多层次设计方法。

实验中，要对每一个功能模块做时序仿真，检验是否符合设计需求，最后综合起来做仿真测试，确认无误后再下载到目标机上进行硬件测试。

目名称”栏以上部分统一。