【国产FPGA高云GW1N-4系列开发板测评】动态数码管显示之秒表

怀揣少年梦 发表于 2021-12-16 14:36

本次就进行数码管动态显示练习

一、目标

利用三个拨码开关和四个数码管进行秒表计时。即一个拨码开关开始计时，一个拨码开关暂停计时，一个拨码开关复位。

二、原理

1、动态数码管的原理：上一次练习进行了静态数码管显示。但是同时让多个数码管显示数字呢？其实很简单，就是利用人的视觉暂留现象（人眼在观察外物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉影像并不立即消失）和数码管的余晖现象（当停止向发光二极管供电时发光二极管亮度仍能维持一段时间），即可以让一只数码管亮，再让另一个数码管亮，如果中间切换的时间很短就会让人眼觉得同时显示两个数码管，这种显示方式为动态扫描。

2、秒表原理：即让分频时钟产生1Hz的时钟信号，并每隔一秒加1，同时呢进行数码管动态扫描。秒表是由3个拨码开关进行控制的。

三、硬件

由开发板的原理图可知，四个拨码开关向上拨都是高电平，向下拨都是低电平。可以进行扫描拨码开关的输入电平，进而实现秒表的控制。



四、软件部分

代码如下：

时钟分频部分

<pre>
<code>`define UD #1//在引用已定义的宏名时，必须在宏名的前面加上符号“`”，表示该名字是一个经过宏定义的名字.
 //宏定义不是Verilog HDL语句，不必在行末加分号。如果加了分号会连分号一起进行置换
 //宏名和宏内容必须在同一行中进行声明。如果在宏内容中包含有注释行，注释行不会作为被置换的内容

module div_clk(
inputsys_clk,//系统时钟 50Mhz

output clk_1hz,//1Hz时钟
output clk_1ms//1ms时钟
);

reg time_cnt = 0;//用于保存分频计数值
reg ms_cnt = 0; //用于保存分频计数值
reg flag = 0;//用于产生正负信号标志
reg ms_flag = 0;//用于产生正负信号标志
always @(posedge sys_clk)
begin
if(time_cnt == 26'h2faf080-1'b1)
 time_cnt <= `UD 26'd0;
else
 time_cnt <= `UD time_cnt + 1'b1;
end

always @(posedge sys_clk)
begin
if(ms_cnt == 16'hc350-1'b1)
 ms_cnt <= `UD 16'd0;
else
 ms_cnt <= `UD ms_cnt + 1'b1;
end

//分频，产生1Hz时钟
always @(posedge sys_clk)
begin
if(time_cnt == 26'h2faf080/2-1'b1)
 flag <= `UD 1'b1;
else if(time_cnt == 26'h2faf080-1'b1)
 flag <= `UD 1'b0;
end

//分频，产生1000Hz时钟
always @(posedge sys_clk)
begin
if(ms_cnt == 16'hc350/2-1'b1)
 ms_flag <= `UD 1'b1;
else if(ms_cnt == 16'hc350-1'b1)
 ms_flag <= `UD 1'b0;
end

assign clk_1ms = ms_flag;
assign clk_1hz = flag;

endmodule</code></pre>

 

秒表控制和动态扫描部分

<pre>
<code>/*
数码管显示实验，进行每秒显示不同的数字
4个数码管
*/

`define UD #1//延时1个时间单位

module stopwatch(
inputsys_clk,//系统时钟
inputsys_rst_n,
inputkey,

output dig,//位选
output regsmg//数码管段码
);

wire clk_1hz;//变量
wire clk_1ms;
div_clk u_div_clk
(
.sys_clk(sys_clk),
.clk_1hz(clk_1hz),
.clk_1ms(clk_1ms)
);

reg stop_flag = 0;
reg start_flag = 0;
reg continue_flag = 0;
reg reset_flag = 0;

always @(posedge sys_clk)
begin
if(key == 1)
 start_flag = 1;//开始计时
else
 start_flag = 0;//停止计时，并归0
if(key == 1)
 stop_flag = 1;//暂停计时
else
 stop_flag = 0;//继续计时
if(key == 1)
 reset_flag = 1;//复位
else
 reset_flag = 0;
end

reg second_counter_ge = 0;//秒个位计时
reg second_counter_shi = 0;//秒十位计时
reg minute_counter = 0;//分计时
reg num = 0;//要显示的数字

always @(posedge clk_1hz)
begin
if(second_counter_ge == 4'd9) //秒个位加到9进位（使用除法，比较耗费资源）
begin
 second_counter_ge <= `UD 4'd0;
 second_counter_shi <= `UD second_counter_shi + 1'b1;
 if(second_counter_shi == 4'd5) //秒十位加到5，并且个位到9，分钟加1
 begin
 second_counter_shi <= `UD 4'd0;
 minute_counter <= `UD minute_counter + 1'b1;
 if(minute_counter == 4'd9)
 begin
 second_counter_shi <= 0;
 minute_counter <= 0;
 second_counter_ge<= 0;
 end
 end
end
else
begin
 if(start_flag && (!stop_flag) && (!reset_flag))//正常计时，暂停不增加秒
 second_counter_ge <= `UD second_counter_ge + 1'b1;
 else if(start_flag == 0 || reset_flag == 0)
 begin
 second_counter_ge <= 0;
 minute_counter <= 0;
 end
end
end

parameter smg_one = 4'b1110;
parameter smg_two = 4'b1101;
parameter smg_three = 4'b1011;
parameter smg_four= 4'b0111;
reg sel ;
reg disp_sel;
//使用状态机进行数码管扫描
always @(posedge clk_1ms or negedge sys_rst_n)
begin
if(!sys_rst_n)
begin
 sel <= smg_one;
 disp_sel = 4'b1110;
end
else
begin
 case(sel)
 smg_one:
 begin
 disp_sel <= 4'b1110;sel <= smg_two;num <= second_counter_ge;
 end
 smg_two:
 begin
 disp_sel <= 4'b1101;sel <= smg_three;num <= second_counter_shi;
 end
 smg_three:
 begin
 disp_sel <= 4'b1011;sel <= smg_four;num <= 4'd10;
 end
 smg_four:
 begin
 disp_sel <= 4'b0111;sel <= smg_one;num <= minute_counter;
 end
 default :sel <= smg_one;
 endcase
end
end

//共阳极
assign dig = disp_sel; //显示一位
//0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80,0x90
//显示部分共阳极，为0有效
always @(*)
begin
case(num)
 4'd0:smg = 8'hc0;//数字0
 4'd1:smg = 8'hf9;//数字1
 4'd2:smg = 8'ha4;//数字2
 4'd3:smg = 8'hb0;//数字3
 4'd4:smg = 8'h99;//数字4
 4'd5:smg = 8'h92;//数字5
 4'd6:smg = 8'h82;//数字6
 4'd7:smg = 8'hf8;//数字7
 4'd8:smg = 8'h80;//数字8
 4'd9:smg = 8'h90;//数字9
 4'd10:smg = 8'hBF;//符号-
 default:smg = 8'hc0;//数字0
endcase
end

endmodule

</code></pre>

 

五、实验现象

annysky2012 发表于 2021-12-16 15:55

评测很详细，继续加油

怀揣少年梦 发表于 2021-12-16 16:54

annysky2012 发表于 2021-12-16 15:55
评测很详细，继续加油

FPGA小白一枚，多谢鼓励

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