FPGA和外围接口-第一章 爱上FPGA(1.8 FPGA和数码管)(一)

第1章 爱上FPGA-

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FPGA和数码管

1.1.1 数码管基础知识

数码管由8个发光二极管(以下简称字段)构成，通过不同的组合可显示数字0～9、字符A～F、H、L、P、R、U、Y、符号“”及小数点“”。数码管的外型结构如图所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图所示。

图1‑94共阴极和共阳极数码管

（a）共阴极（b）共阳极

共阳极数码管的8个发光二极管的阳极(二极管正端)连接在一起，通常接高电平(一般接电源)，其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极数码管的8个发光二极管的阴极(二极管负端)连接在一起，通常接低电平(一般接地)，其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

数据线D0与a字段对应，D1字段与b字段对应……，依此类推。如使用共阳极数码管，则数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，则相反。

表1‑38数码管字型编码表

数码管工作方式有两种：静态显示方式和动态显示方式。

1、静态显示接口

从下图可以看出，静态显示方式的特点是各位数码管相互独立，公共端恒定接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O口地址相连，I/O口只要有段码输出，相应字符即显示出来并保持不变，直到I/O口输出新的段码。

图1‑95两位的LED数码管静态显示示意图

采用静态显示方式时，用较小的电流即可获得较高的亮度，且占用CPU时间少，编程简单，显示便于监测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适用于显示位数较少的场合。

2、动态显示

当需要显示的位数较多时，为了节省硬件接口，往往采用动态显示的方式。

动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。

动态显示是指一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的位选线(公共阴极或公共阳极)由另外的I/O口线控制。以动态方式显示时，各数码管分时轮流选通。要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码。依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示的，但由于人眼存在视觉暂留效应，因此只要每位显示间隔足够短就可以给人以同时显示的感觉。

图1‑96四位的LED数码管动态显示示意图

代码地址

github

你笑一次,我就可以高兴好几天；可看你哭一次,我就难过了好几年...

https://github.com/suisuisi/FPGA/tree/master/FPGAandPI