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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

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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：

/*************************************
module name: number_mod_module.v
function: generate ten-bit and one-bit
number. by yf.x
2014-11-11 *************************************/ module number_mod_module(
CLK,
RST_n,
Number_data,
Ten_data,
One_data
); input CLK;
input RST_n;
input [:] Number_data;
output [:] Ten_data;
output [:] One_data; /********************************/ reg [:]rTen;
reg [:]rOne; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
begin
rTen<='d0;
rOne<='d0;
end
else
begin
rTen<=Number_data/;
rOne<=Number_data%;
end /***********************************/ assign Ten_data=rTen[:];
assign One_data=rOne[:]; /***********************************/ endmodule

/**********************************************
module name:digital_tube_encode_module.v
function: encode by yf.x
2014-11-11 **********************************************/ module digital_tube_encode_module(
CLK,
RST_n,
Ten_data,
One_data,
Ten_dig_tube_data,
One_dig_tube_data
); input CLK;
input RST_n;
input [:]Ten_data;
input [:]One_data;
output [:]Ten_dig_tube_data;
output [:]One_dig_tube_data; /****************************************/
//common anode digital tube
parameter _0='b1100_0000,
_1='b1111_1001,
_2='b1010_0100,
_3='b1011_0000,
_4='b1001_1001,
_5='b1001_0010,
_6='b1000_0010,
_7='b1111_1000,
_8='b1000_0000,
_9='b1001_0000; /*******************************************/ reg [:]rTen_dig_tube_data; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
begin
rTen_dig_tube_data<='b1111_1111;
end
else
case(Ten_data)
'd0:rTen_dig_tube_data<=_0;
'd1:rTen_dig_tube_data<=_1;
'd2:rTen_dig_tube_data<=_2;
'd3:rTen_dig_tube_data<=_3;
'd4:rTen_dig_tube_data<=_4;
'd5:rTen_dig_tube_data<=_5;
'd6:rTen_dig_tube_data<=_6;
'd7:rTen_dig_tube_data<=_7;
'd8:rTen_dig_tube_data<=_8;
'd9:rTen_dig_tube_data<=_9;
endcase /**************************************/ reg [:]rOne_dig_tube_data; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
begin
rOne_dig_tube_data<='b1111_1111;
end
else
case(One_data)
'd0:rOne_dig_tube_data<=_0;
'd1:rOne_dig_tube_data<=_1;
'd2:rOne_dig_tube_data<=_2;
'd3:rOne_dig_tube_data<=_3;
'd4:rOne_dig_tube_data<=_4;
'd5:rOne_dig_tube_data<=_5;
'd6:rOne_dig_tube_data<=_6;
'd7:rOne_dig_tube_data<=_7;
'd8:rOne_dig_tube_data<=_8;
'd9:rOne_dig_tube_data<=_9;
endcase /********************************************/ assign Ten_dig_tube_data=rTen_dig_tube_data;
assign One_dig_tube_data=rOne_dig_tube_data; /********************************************/ endmodule

/*****************************************
module name: column_scan_module.v
function: choose which digital tube enable. by yf.x
2014-11-11 *****************************************/ module column_scan_module(
CLK,
RST_n,
Column_scan_sig
); input CLK;
input RST_n;
output [:]Column_scan_sig; /****************************************/
//50M*0.01-1=499_999
parameter T10ms='d499_999; /****************************************/ reg [:]count1; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
count1<='d0;
else if(count1==T10ms)
count1<='d0;
else
count1<=count1+'b1; /****************************************/ reg [:] t; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
t<='d0;
else if(t=='d2)
t<='d0;
else if(count1==T10ms)
t<=t+'b1; /******************************************/ reg [:] rColumn_scan; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
rColumn_scan<='b10;
else if(count1==T10ms)
case(t)
'd0:rColumn_scan<=2'b10;
'd1:rColumn_scan<=2'b01;
endcase /*******************************************/ assign Column_scan_sig=rColumn_scan; /*******************************************/ endmodule

/*****************************************
module name: row_scan_module.v
function: choose which number enable. by yf.x
2014-11-11 *****************************************/ module row_scan_module(
CLK,
RST_n,
Ten_dig_tube_data,
One_dig_tube_data,
Row_scan_sig
); input CLK;
input RST_n;
input [:]Ten_dig_tube_data;
input [:]One_dig_tube_data;
output [:]Row_scan_sig; /****************************************/
//50M*0.01-1=499_999
parameter T10ms='d499_999; /****************************************/ reg [:]count1; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
count1<='d0;
else if(count1==T10ms)
count1<='d0;
else
count1<=count1+'b1; /****************************************/ reg [:] t; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
t<='d0;
else if(t=='d2)
t<='d0;
else if(count1==T10ms)
t<=t+'b1; /******************************************/ reg [:] rRow_scan; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
rRow_scan<='d0;
else if(count1==T10ms)
case(t)
'd0:rRow_scan<=Ten_dig_tube_data;
'd1:rRow_scan<=One_dig_tube_data;
endcase /*******************************************/ assign Row_scan_sig=rRow_scan; /*******************************************/ endmodule

/*************************************************
module name:dig_tube_scan_module.v
function: choose tube and number by yf.x
2014-11-11 *************************************************/ module dig_tube_scan_module(
CLK,
RST_n,
Ten_dig_tube_data,
One_dig_tube_data,
Column_scan_sig,
Row_scan_sig
); input CLK;
input RST_n;
input [:]Ten_dig_tube_data;
input [:]One_dig_tube_data;
output [:]Column_scan_sig;
output [:]Row_scan_sig; /*****************************************/ column_scan_module u0(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Column_scan_sig(Column_scan_sig)
); row_scan_module u1(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
.One_dig_tube_data(One_dig_tube_data),
.Row_scan_sig(Row_scan_sig)
); /*******************************************/ endmodule

/***************************************
module name: lab07_top.v
function: dirver digital tube show number
pin assignments(for DE2-115):
----------------------------------
CLK-----------------------CLOCK_50
RST_n---------------------KEY[0]
HEX1-0-----------HEX1-0
---------------------------------- by yf.x
2014-11-11 ***************************************/
module lab07_top(
CLK,
RST_n,
HEX1,
HEX0
); input CLK;
input RST_n;
output [:]HEX1;
output [:]HEX0; wire [:]Number_data;
wire [:]Row_scan_sig;
wire [:]Column_scan_sig;
reg [:] rHEX1;
reg [:] rHEX0; /**************************************/ wire [:]Ten_data;
wire [:]One_data; number_mod_module u0(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Number_data(Number_data),
.Ten_data(Ten_data),
.One_data(One_data)
); /***************************************/ wire [:]Ten_dig_tube_data;
wire [:]One_dig_tube_data; digital_tube_encode_module u1(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Ten_data(Ten_data),
.One_data(One_data),
.Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
.One_dig_tube_data(One_dig_tube_data)
); /***************************************/ dig_tube_scan_module u2(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Ten_dig_tube_data(Ten_dig_tube_data),
.One_dig_tube_data(One_dig_tube_data),
.Column_scan_sig(Column_scan_sig),
.Row_scan_sig(Row_scan_sig)
); /*******************************************/ count100 u3(
.CLK(CLK),
.RST_n(RST_n),
.Count_out(Number_data)
); /*******************************************/ always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
begin
rHEX1<='b111_1111;
rHEX0<='b111_1111;
end
else
case(Column_scan_sig)
'b10:rHEX1<=Row_scan_sig;
'b01:rHEX0<=Row_scan_sig;
endcase /*******************************************/ assign HEX1=rHEX1;
assign HEX0=rHEX0; /*******************************************/ endmodule

/**********************************************************************
module name: count100.v
function:count from 0 to 99, add 1 at each 100ms. by yf.x
2014-11-12 **********************************************************************/ module count100(
CLK,
RST_n,
Count_out
); input CLK;
input RST_n;
output [:]Count_out; /****************************************/
//50M*0.1-1=4_999_999
parameter T100ms='d4_999_999; /****************************************/ reg [:]count1; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
count1<='d0;
else if(count1==T100ms)
count1<='d0;
else
count1<=count1+'b1; /****************************************/ reg [:] Number_data; always @(posedge CLK or negedge RST_n)
if(!RST_n)
Number_data<='d0;
else if(Number_data=='d100)
Number_data<='d0;
else if(count1==T100ms)
Number_data<=Number_data+'b1; /****************************************/ assign Count_out=Number_data; /****************************************/ endmodule

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）。