2-2 Verilog 7 段译码器(静态显示)

本文介绍了如何使用Verilog设计一个7段译码器,适用于静态显示16进制数字。借助Xilinx ISE 14.7工具,通过创建真值表并映射,实现3-8译码器类似的功能。内容中包含了实际开发板(NEXYS 3 ——Spartan6 XC6LX16-CS324)上的效果展示和引脚配置说明,特别指出在7段译码管控制中,0表示开启,1表示关闭。

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使用工具:Xilinx ISE 14.7


7段译码器主要是由七段译码管组成,通过控制各个译码管的开与关达到显示出16进制数的16个数。实现过程和3-8译码器差不多,主要是构建一个真值表作为map,然后一一对应就行了,代码如下:

module code(
<span style="white-space:pre">	</span>input wire [3:0] in,<span style="white-space:pre">			</span>//输入的数字
<span style="white-space:pre">	</span>output reg [6:0] led,<span style="white-space:pre">		</span>//7段译码管的映射
<span style="white-space:pre">	</span>output reg [3:0] en<span style="white-space:pre">			</span>//显示数字的位置,比如7为3'b111那么在前三位都显示7
    );


<span style="white-space:pre">	</span> 
always @ (*)
    case(in)
        4'b0000: begin
<span style="white-space:pre">						</span>led = 7'b1000000; en = 4'b1110;<span style="white-space:pre">	</span>//0
<span style="white-space:pre">						</span>end
        4'b0001: begin
<span style="white-space:pre">						</span>led = 7'b1111001; en = 4'b1110;<span style="white-space:pre">	</span>//1
<span style="white-space:pre">						</span>end
        4'b0010: begin
<span style="white-space:pre">						</spa
### 关于7数码管显示译码器实现原理 #### 静态显示与动态显示的区别 静态显示是一种简单的驱动方式,其中每个数码管的每一个码都由一个单片机的 I/O 端口进行独立驱动[^1]。这种方式的优点在于编程逻辑较为直观,且显示亮度较高;然而它的主要缺点是会大量消耗 I/O 资源。例如,如果需要驱动 5 个数码管,则至少需要 \(5 \times 8 = 40\) 根 I/O 线路。 相比之下,动态显示利用扫描技术减少所需的 I/O 数量。它通过快速切换不同数码管上的数据,在视觉上形成连续显示的效果。尽管动态显示对硬件资源的要求较低,但它需要更复杂的软件控制以确保刷新频率足够高,从而避免闪烁现象。 --- #### 使用译码器简化设计 为了降低硬件复杂度并节省 I/O 口线数,可以引入专用的译码器芯片(如 3-8 线译码器)。这种方案允许开发者仅需提供少量输入信号即可完成多位数码管的选择和点亮操作[^2]。具体来说: - **位选控制**:决定当前激活哪个数码管; - **选控制**:定义该数码管应呈现的具体字符形状。 以下是基于 C 语言的一个典型例子,展示如何借助 3-8 译码器来操控多个共阳极型 LED 数码管依次循环显示数字 `0` 至 `9` 的过程: ```c #include <reg52.h> sbit SEG_A = P2^0; sbit SEG_B = P2^1; sbit SEG_C = P2^2; sbit SEG_D = P2^3; sbit SEG_E = P2^4; sbit SEG_F = P2^5; sbit SEG_G = P2^6; unsigned char code[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}; void main() { unsigned int i, j; while (1) { for(i=0;i<10;i++) { P0 = ~code[i]; // 输出对应字形编码至线上 for(j=0;j<200;j++); // 延时函数模拟持续时间 P0 = 0xFF; // 清除所有输出以便准备下一个数值 } } } ``` 此代码片展示了基本框架——即通过查表法获取目标图案对应的二进制掩码值,并将其映射到实际物理连接上去触发相应发光单元工作状态变化。 --- #### Verilog HDL 实现案例 对于 FPGA 开发者而言,采用硬件描述语言编写模块化解决方案更为常见。下面给出一完整的 VHDL/Verilog 设计脚本用于构建一个多用途七显示器解码接口电路[^3]: ```verilog module seven_segment_decoder( input wire [3:0] data_in, // BCD 输入数据 output reg [6:0] segments_out // 解码后的七输出 ); always @(*) begin case(data_in) 4'h0 : segments_out = 7'b1111110; // '0' 4'h1 : segments_out = 7'b0110000; // '1' 4'h2 : segments_out = 7'b1101101; // '2' 4'h3 : segments_out = 7'b1111001; // '3' 4'h4 : segments_out = 7'b0110011; // '4' 4'h5 : segments_out = 7'b1011011; // '5' 4'h6 : segments_out = 7'b1011111; // '6' 4'h7 : segments_out = 7'b1110000; // '7' 4'h8 : segments_out = 7'b1111111; // '8' 4'h9 : segments_out = 7'b1111011; // '9' default: segments_out = 7'b0000000; // 默认关闭全部LED endcase end endmodule ``` 上述代码实现了将四位二进制形式表示的数据转换为适合驱动标准七段数码管的标准格式的功能。 ---
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