【紫光同创国产FPGA教程】【PGC1/2KG第四章】数码管动态显示实验例程

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适用于板卡型号：

紫光同创PGC1/2KG开发平台（盘古1K/2K）

一：盘古1K/2K开发板（紫光同创PGC2KG开发平台）简介

盘古1/2K 开发板是一套基于紫光 FPGA 的开发套件，以紫光 Compa 系列PGC1KG-LPG100 / PGC2KG-LPG100 器件为核心，预留丰富的扩展 IO 及数码管、按键、LED 灯，为用户提供基本的硬件环境。

二：实验目的

动态控制 4 位数码管显示不同的数值；

三：实验要求

四个数码管显示不同的数字，按键 K1 控制第一个数码管，按一下数字加1，从0到9，按键 K2 控制第二个数码管，按一下数字加 1，从 0 到 9，按键 K3 控制第三个数码管，按键 K4 控制第四个数码管。

四：实验原理

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示 4 个数码管叫四位数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

4 位共阴数码管内部管脚连接图如下：

段选：段选由 8 根 led 灯组成，分别为 a，b，c，d，e，f，g，dp；

由段选信号控制某段数码管点亮；

位选：位选由 4 组 8 个段选 LED 组成，分别为 seg1，seg2，seg3，seg4；

由选通信号控制第几块数码管点亮；

例：如果我们只点亮第一位的 A：需要将 11 脚配置高电平，其他段选（1-

5，7，10，11）配置低电平；将 12 脚配置低电平，其他位选脚配置（6，8，9）

高电平；

点亮数码管原理：

输入相应的电平点亮一根根小火柴 a-b-c-d-e-f-g-dp。如果数码管是共阴

极，给高电平 1 即可相应点亮，反之如果是共阳极，给低电平 0 即可相应点

亮。

MES2KG 数码管底板的数码管使用共阳数码管；

数码管显示出 0～9，代码如下，通过传递要显示的数值给到 key 上，可显示对应数值，sel 选择对应的数码管，如需 4 个如果要显示同样的字符，仅需将 dig 的 4 位全部置 1，需要做好对应编码；

硬件连接上无法同一个时间点显示出不同的数值，我们可以通过刷新显示的方式造成视觉上同时显示了不同的数值，依据如下：

人眼对于时间频率的响应近似一个滤波器，在一般室内强光下，对 15~20Hz信号最敏感，有很强闪烁感(flick)，大于 75Hz 响应为 0，闪烁感消失。刚到达闪烁感消失的频率叫做临界融合频率(CFF)。在较暗的环境下，呈低通特性，且CFF 会降低，这时对 5Hz 信号最敏感，大于 25Hz 闪烁基本消失。电影院环境很暗，放映机的刷新率为 24Hz 也不感到闪烁；这种特性也可以解析为视觉暂留特性，即当影像消失/变化时，大脑的影像不会立刻消失，而是保留一个短暂时间。

在设计数码管闪烁式显示时，对于人眼观测来说，频率越高越好，但是数码管中的 LED 灯珠点亮对于高电平（关注发光响应时间）是有要求的，故而不是越高越好，取一个适当的刷新频率即可，实验中我们取刷新率为 100KHz。

方案设计：

1、按键消抖：参考按键流水灯实验

2、按键计数：参考按键流水灯实验

3、数码管的分时显示；

五：实验源码（完整源码查看 demo 源文件）  

a. 顶层模块

 b.按键消抖模块

  c.按键计数模块 

d.时钟分频模块  

e.数码管显示模块  

六：实验现象

KEY1～4 分别控制数码管从左到右的数码管显示，按键 K1 控制第一个数码

管，按一下数字加 1，从 0 到 9，按键 K2 控制第二个数码管，按一下数字加

1，从 0 到 9，按键 K3 控制第三个数码管，按键 K4 控制第四个数码管。